ES2615261T3 - Pigmentos inorgánicos que tienen una capacidad de dispersión mejorada y su uso en productos de papel - Google Patents

Pigmentos inorgánicos que tienen una capacidad de dispersión mejorada y su uso en productos de papel Download PDF

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Abstract

Un papel laminado que comprende una partícula de núcleo inorgánica que tiene una capacidad de dispersión mejorada, preparada por un procedimiento que comprende: (a) calentar una suspensión que comprende partícula de núcleo inorgánica tratada con sílice porosa a una temperatura de como mínimo aproximadamente 90ºC; y (b) añadir una fuente de alúmina soluble a la suspensión de la etapa (a) mientras que se mantiene el pH a aproximadamente de 8,0 a 9,5 para formar un tratamiento de alúmina en la partícula de núcleo inorgánica tratada con sílice porosa, en el que la partícula de núcleo inorgánica tratada no comprende tratamientos densos de sílice o alúmina, y tiene presente sílice en una cantidad de aproximadamente 7% a aproximadamente 14%, tiene presente alúmina en la cantidad de aproximadamente 4,0% a aproximadamente 8,0% sobre la base de del peso total de la partícula inorgánica, siendo sustancialmente homogéneos los tratamientos de superficie partícula a partícula; y en el que la partícula de núcleo inorgánica es un óxido de titanio, aluminio, zinc, cobre o hierro; un sulfato de calcio, estroncio o bario; sulfuro de zinc; sulfuro de cobre, zeolita; mica; talco, mullita, carbonato cálcico, o sílice.

Description

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DESCRIPCION
Pigmentos inorganicos que tienen una capacidad de dispersion mejorada y su uso en productos de papel Antecedentes de la discusion
La presente invencion pertenece a un papel laminado y un laminado de papel hecho de tal papel. Mas espedficamente, el papel laminado comprende una partfcula de nucleo tratada inorganicamente, en particular una partfcula de dioxido de titanio tratado que tiene una capacidad de dispersion mejorada.
Los laminados de papel son en general bien conocidos en la tecnica, que son bien adecuados para una variedad de usos y abarcan cubiertas de mesas y escritorios, proteccion de paredes, proteccion de mobiliario, proteccion del suelo, de mesas y similares. Los laminados de papel tienen un campo de usos tan amplio porque se pueden hacer muy duraderos y tambien se pueden hacer de manera que asemejen tanto en el aspecto como en la textura una variedad de materiales de construccion, incluidos madera, piedra, marmol y baldosa, y se pueden decorar con imagenes y colores.
Tfpicamente, los laminados de papel se hacen de papel por impregnacion del papel con resinas de diversas clases, semejando varias capas de uno o varios tipos de papeles laminados y consolidando el conjunto como una estructura nucleo unitaria mientras que se cura la resina a un estado curado. Generalmente, el tipo de resina y el papel laminado usado asf como la composicion del conjunto final estan dictados por el uso final del laminado.
Los laminados de papel decorativo se pueden hacer utilizando un papel decorado como capa superior de papel en la estructura de nucleo unitario. El resto de la estructura del nucleo tfpicamente comprende varias capas de papel soporte y puede incluir una o varias capas intermedias muy opacas entre las capas intermedias de papel soporte y decorativo, de manera que el aspecto de las capas de soporte no impacte perjudicialmente en el aspecto de la capa decorativa.
Los laminados de papel se pueden producir por procedimientos de laminacion a baja presion y a alta presion.
Se pueden emplear varios metodos para proporcionar laminados de papel por laminacion a baja presion. Por ejemplo, se puede usar una prensa de abertura unica, de ciclo rapido, en la que se prensan una o varias hojas de papel saturado de resina, y se laminan a una hoja de plancha de madera chapeada, de partfculas o de fibra. Se puede usar una “laminadora continua” en la que una o varias capas del papel saturado con resina se prensan a una estructura unitaria a medida que las capas se mueven por el equipo de laminacion continuo entre placas, rodillos o cintas. Alternativamente, una red o seccion cortada a tamano se puede prensar a un conjunto de partfculas de tablero de fibra y una “lmea de pegamento” usada para unir la hoja laminada al tablero.
Al hacer laminados de papel por laminacion a alta presion, se impregnan una pluralidad de hojas con una resina de termoendurecimiento y se apilan unas sobre otras, opcionalmente con una hoja decorativa encima. El conjunto se puede calentar luego y consolidarlo a presiones de como mmimo aproximadamente 3,4 MPa (500 psi). Generalmente, se forma mas de un laminado cada vez insertando una pluralidad de conjuntos de hojas en una pila, estando separado cada conjunto por un medio de liberacion que permite que los laminados individuales esten separados despues de las condiciones de calentamiento y consolidacion por calor.
Los laminados asf formados se unen luego a un sustrato, como puede ser madera contrachapeada, tablero de madera dura, tablero de fibra y similar, usando adhesivos tales como adhesivos de contacto, urea-formaldeddo, pegamentos blancos (emulsiones de poli(acetato de vinilo)) mientras que actuan agentes calientes fundidos, formaldeddo fenolico o de resorcinol, materiales resinas epoxfdicos, alquitran de carbon, pegamentos animales y similares.
Se ha encontrado deseable durante la produccion de tales laminados, por procedimientos de laminacion a baja presion y alta presion impartir caractensticas resistentes a la abrasion a una porcion de superficie decorativa del laminado en aplicaciones de uso final tales como cubiertas de mesas y escritorios, paneles de paredes y proteccion de suelos. La resistencia a la abrasion se puede impartir, por ejemplo, con laminados de papel mediante una hoja de cobertura aplicada que proporciona una barrera encima de la hoja de impresion. Si la hoja de impresion es decorativa, la capa de cobertura debe ser sustancialmente transparente. A la superficie del laminado se han aplicado tambien revestimientos de resina resistente a la abrasion.
Tambien se ha encontrado deseable impartir a la base de tales laminados de papel propiedades de barrera de la humedad, lo que se puede hacer uniendo una capa de barrera de la humedad a la base del laminado.
Se pueden encontrar tales laminados de papel en, por ejemplo, los documentos USRE30233, US4239548, US4599124, US4689102, US5425986, US5679219, US6287681, US6290815, US6413618, US6551455,
US6706372, US6709764, US6761979, US6783631 y US2003/0138600.
El papel de tales laminados de papel generalmente comprende una hoja impregnada con resina, basada en pulpa
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de celulosa, estando basada la pulpa predominantemente en maderas duras tales como eucaliptus, a veces en combinacion con cantidades minoritarias de pulpas de madera blandas. Se anaden pigmentos (tales como dioxido de titanio) y cargas en cantidad generalmente de hasta 45% en peso (incluido, sobre la base de peso total en seco antes de la impregnacion con resina) para obtener la opacidad requerida. Tambien se pueden anadir, si son requeridas para alcanzar las propiedades finales deseadas del papel, otros aditivos tales como retencion de la resistencia en humedo, encolado (interno y superficie) y agentes de fijado. Entre las resinas usadas para impregnar los papeles figuran, por ejemplo, ftalatos de dialilo, resinas epoxfdicas, resinas urea formaldehudo, copoliesteres urea-ester de acido acnlico, resinas de melanina formaldefndo, resinas de melanina fenol formaldefndo, resinas de fenol formaldefndo, resinas de fenol formaldefndo, poli(met)acrilatos y/o resinas poliester insaturadas.
Se pueden encontrar ejemplos de laminados de papel en el documento US6599592 y las referencias anteriores, incluidas, no limitativamente, US5679219, US6706372 y US6783631.
Como se ha indicado antes, el papel tfpicamente combina un numero de componentes entre los que figuran por ejemplo, diversos pigmentos, agentes de retencion, y agentes de resistencia en humedo. Los pigmentos, por ejemplo, imparten propiedades deseadas tales como opacidad y blancura al papel final, y un pigmento comunmente usado es el dioxido de titanio que, en sentido relativo es caro de naturaleza. Los coadyuvantes de detergencia se anaden en orden para minimizar perdidas de dioxido de titanio y otros componentes finos durante el procedimiento de fabricacion de papel y anaden costes, como tambien el uso de otros aditivos tales como agentes de resistencia en humedo.
El documento US 3.035.966 da a conocer un procedimiento para producir laminados de papel que son resistentes a la decoloracion.
El documento US 3.409.501 da a conocer TiO2 pigmentario producido por la oxidacion en fase vapor de TiCU.
El documento US 1.164.849 da a conocer un metodo para producir pigmento de TiO2 pirogenico.
El documento WO 2012/121801 describe un pigmento de oxido inorganico y un metodo para producir el mencionado pigmento.
Existe necesidad de partfculas de nucleo inorganicas tratadas tales como partfculas de dioxido de titanio tratadas que tienen una capacidad de dispersion mejorada y son mas faciles de manipular en el uso.
Sumario de la discusion
En un primer aspecto, la discusion proporciona un papel laminado que comprende una partfcula de nucleo inorganica tratada, en particular una partfcula de dioxido de titanio (TiO2) tratada que tiene una capacidad de dispersion mejorada, preparada por un procedimiento que comprende:
(a) calentar una suspension que comprende una partfcula de nucleo inorganica de sflice porosa tratada y agua a una temperatura de como mmimo aproximadamente 90°C, mas tfpicamente de aproximadamente 93 a aproximadamente 97°C, aun mas tfpicamente de aproximadamente 95 a aproximadamente 97°C,y
(b) anadir una fuente de alumina soluble a la suspension de la etapa (a) mientras que se mantiene el pH a aproximadamente 8,0 a 9,5 para formar un tratamiento de la alumina sobre la partfcula de nucleo inorganica tratada con sflice porosa; en el que la partfcula de nucleo inorganica tratada no comprende sflice densa o tratamientos de alumina, y tiene presente sflice en la cantidad de aproximadamente 7% a aproximadamente 14% y tiene presente alumina en la cantidad de aproximadamente 4,0% a aproximadamente 8,0%, sobre la base del peso total de la partfcula de nucleo inorganica, siendo los tratamientos de partfcula a superficie de partfcula sustancialmente homogeneos; y
en el que la partfcula de nucleo inorganica es un oxido de aluminio, zinc, cobre o hierro; un sulfato de calcio, estroncio o bario; sulfuro de zinc; sulfuro de cobre, zeolita; mica; talco, caolm, mullita, carbonato calcico o sflice.
En el primer aspecto, la partfcula de nucleo inorganica tratada, en particular partfcula de dioxido de titanio (TiO2) tratado, esta completamente dispersado en el agua formando una suspension en menos de 10 minutos.
Por “homogeneos” se entiende que cada partfcula de nucleo se ha unido a su superficie en una cantidad de alumina y sflice tal que la variabilidad en los niveles de tratamiento entre partfculas es tan bajo como para hacer que todas las partfculas interaccionan con moleculas de agua, disolvente o dispersivos de la misma manea (esto es todas las partfculas interaccionan con su ambiente qrnmico de manera comun y en cuantfa comun).
Por “completamente dispersivo” se entienden que todos los aglomerados formados en el tratamiento en humedo y/o procedimientos en secado se han reducido a partfculas individuales o grupos pequenos de partfculas (agregados) que se crean en la etapa de formacion de partfculas en la fabricacion de pigmento.
En el primer aspecto, la sflice se aplica por deposito de sflice pirogena sobre una partfcula de nucleo inorganico pirogenico, en particular partfcula de dioxido de titanio pirogenico (TiO2), o por co-oxigenacion de tetracloruro de
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silicio con tetracloruro de titanio, o por deposito por la via de precipitacion de oxido acuoso en fase condensada sobre la partmula de nucleo inorganico, en particular partmula de dioxido de titanio (TiO2) como se describe seguidamente.
En el primer aspecto, la memoria proporciona un procedimiento en el que la suspension que comprende partmula de nucleo inorganica de sflice tratada, en particular partmula de dioxido de titanio (TiO2) y agua se prepara por un procedimiento que comprende:
(a1) proporcionar una suspension de una partmula de nucleo inorganica en agua;
(a2) calentar la suspension a de aproximadamente 30 a aproximadamente 40°C, mas tfpicamente a 33-37°C y ajustando el pH a aproximadamente 3,5 a aproximadamente 7,5,
(a3) anadir una solucion de silicato soluble a la suspension mientras que se mantiene el pH entre aproximadamente 3,5 y aproximadamente 7,5, y
(a4) agitar durante al menos aproximadamente 5 minutos.
En un segundo aspecto, la memoria proporciona un laminado de papel que comprende un papel laminado, en el que el papel laminado comprende una partmula de nucleo inorganico tratada que tiene una capacidad de dispersion mejorada, preparada por un procedimiento que comprende:
(a) calentar una suspension que comprende partmulas de nucleo inorganico tratadas con sflice porosa y agua a una temperatura como mmimo aproximadamente 90°C, mas tfpicamente de aproximadamente 93 a aproximadamente 97°C, aun mas tfpicamente de aproximadamente 95 a aproximadamente 97°C, y
(b) anadir una fuente de alumina soluble a la suspension de la etapa (a) mientras que se mantiene el pH a aproximadamente 8,0 a 9,5 para formar un tratamiento de la alumina sobe la partmula de nucleo inorganica tratada con sflice porosa; en el que la partmula de nucleo inorganica tratada no comprende sflice densa o tratamientos de alumina, y tiene presente sflice en la cantidad de aproximadamente 7% a aproximadamente 14% y tiene presente alumina en la cantidad de aproximadamente 4,0% a aproximadamente 8,0%, sobre la base del peso total de la partmula de nucleo inorganica, siendo los tratamientos de partmula a superficie de partmula sustancialmente homogeneos; y en el que la partmula de nucleo inorganica es un oxido de aluminio, zinc, cobre o hierro; un sulfato de calcio, estroncio o bario; sulfuro de zinc; sulfuro de cobre, zeolita; mica; talco, caolm, mullita, carbonato calcico o sflice.
En el segundo aspecto, la memoria proporciona un laminado de papel que ademas comprende papel de Kraft. Descripcion detallada de la discusion
En la discusion, “que comprende” ha de interpretarse como especificadora de la presencia de los rasgos, mtegros, etapas o componentes establecidos, pero no excluye la presencia o adicion de uno o varios rasgos, mtegros, etapas o componentes, o grupos de los mismos. Adicionalmente, el termino “que comprende” se preve que incluya ejemplos abarcados por los terminos “que esencialmente consisten en y que constan de”. Analogamente, del termino “que esencialmente consiste en se preve que incluya ejemplos abarcados por el termino abarcado por el termino “constan de”.
En esta discusion, cuando una cantidad, concentracion u otro valor o parametro se da como un intervalo, intervalo tfpico o una lista de valores superiores tfpicos y valores inferiores tfpicos, esto ha de entenderse como que espedficamente aclara todos los intervalos formados de cualquier par de cualquier lfmite de intervalo superior o valor tfpico y cualquier lfmite de intervalo inferior o valor tfpico, independientemente de si los intervalos son considerados separadamente. Cuando se senala aqm un intervalo de valores numericos, a no ser que se indique lo contrario, se preve incluir sus puntos finales, y todos los enteros y fracciones dentro del intervalo. No se considera que el alcance de la discusion se limite a los valores tfpicos senalados cuando se define un intervalo.
En esta discusion, los terminos en las formas singular “un”, “una” y “el”, “la”, por ejemplo, incluyen referentes plurales a no ser que el contenido dicte claramente lo contrario. Asf por ejemplo, la referencia a “partmula de TiO2”, “la partmula de TiO2” o “una partmula de TO2” incluye una pluralidad de partmulas de TiO2.
La discusion se refiere a una partmula de nucleo inorganica, tfpicamente partmulas de pigmento de oxido de metal inorganico u oxido de metal mixto, mas tfpicamente una partmula de dioxido de titanio que puede ser un pigmento o una nanopartmula, partmulas de nucleo inorganico, tfpicamente partmulas de oxido metalico inorganico o de oxido metalico mixto, mas tfpicamente partmulas de dioxido de titanio, que tienen una capacidad de dispersion mejorada.
Partmula de nucleo inorganica:
Se contempla que cualquier partmula de nucleo inorganica y, en particular, partmulas de dioxido de titanio, es tratada como se senala para esta invencion. Por partfcula de nucleo inorganica se entiende un material inorganico
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en partmulas que se dispersa (que queda dispersado) mediante un producto final tal como un poKmero en estado fundido o composicion de revestimiento o laminada que le imparte color y opacidad. La partmula de nucleo inorganica es un oxido de titanio, aluminio, zinc, cobre o hierro; un sulfato de calcio, estroncio o bario; sulfuro de zinc; sulfuro de cobre o una zeolita; mica; talco; caolm, mullita, carbonato de calcio o sflice. Son materiales de nucleo mas tfpicos dioxido de titanio, TiO2 y sulfato de bario, y, muy tfpicamente, dioxido de titanio, TiO2.
En particular, el dioxido de titanio es una partmula especialmente util en los procedimientos y productos de la discusion. Las partmulas de dioxido de titanio (TiO2) utiles en la presente discusion pueden estar en la forma cristalina de rutilo o anatasa. Comunmente se hacen por un procedimiento de cloruro o un procedimiento de sulfato. En el procedimiento del cloruro, se oxida TiCU a partmulas de TiO2. En el procedimiento del sulfato, se disuelve acido sulfurico y mineral que contiene titanio y la solucion resultante se somete a varias etapas para que resulte TiO2. Ambos procedimientos, el del cloruro y el del sulfato se describen detalladamente en The Pigment Handbook, vol. 1, 2a ed. John Wiley & Sons, NY (1988). La partmula puede ser un pigmento o nanopartmula.
Por “pigmento” se entiende que las partmulas de dioxido de titanio tienen un tamano medio de menos de 1 pm. Tfpicamente, las partmulas tienen un tamano medio de aproximadamente 0,020 a aproximadamente 0,95 pm, mas tfpicamente de aproximadamente 0,050 pm, a aproximadamente 0,75 pm, y, muy tfpicamente, de aproximadamente 0,075 a aproximadamente 0,50 pm. Por “nanopartmula” se entiende que las partmulas primarias tfpicamente tienen un diametro medio de partmula de menos de aproximadamente 100 nanometros (nm) determinado por dispersion dinamica de la luz que mide la distribucion del tamano de partmulas en suspension lfquida. Tfpicamente las partmulas son aglomerados que pueden variar de aproximadamente 3 nm a aproximadamente 6000 nm.
Procedimientos para preparar partmulas de dioxido de titanio tratadas
El procedimiento para preparar una partmula de nucleo inorganica tratada, en particular una partmula de dioxido de titanio (TiO2) tratada, que tiene una capacidad de dispersion mejorada comprende calentar una dispersion de partmulas de nucleo inorganicas tratadas de sflice porosa y agua a una temperatura de como mmimo aproximadamente 90°C, mas tfpicamente de aproximadamente 93 a aproximadamente 97°C, aun mas tfpicamente de aproximadamente 95 a aproximadamente 97°C. La aplicacion de la sflice es por deposito de sflice pirogenica sobre partmulas de nucleo inorganicas pirogenicas, en particular partmulas de dioxido de titanio (TiO2) pirogenicas, o por co-oxigenacion de tetracloruro de silicio con tetracloruro de titanio, o por deposito por la via de oxido acuoso en fase condensada.
En una realizacion, la suspension que comprende partmulas de nucleo inorganico tratadas que comprenden sflice, en particular, partmulas de dioxido de titanio (TiO2) tratadas, y agua se prepara por un procedimiento que comprende las etapas siguientes, que incluyen proporcionar una suspension de partmulas de nucleo inorganicas en agua, en la que tfpicamente el TiO2 esta presente en la cantidad de 25 a aproximadamente 35% en peso, mas tfpicamente aproximadamente 30% en peso, sobre la base del peso total de la suspension. A ello sigue del calentamiento de la suspension a aproximadamente de 30 a aproximadamente 40°C, mas tfpicamente de 33-37°C y del ajuste del pH a de aproximadamente 3,5 a aproximadamente 7,5, mas tfpicamente de aproximadamente 5,0 a aproximadamente 6,5. Se anaden luego silicatos solubles tales como silicato de sodio o potasio a la suspension mientras que se mantiene el pH entre aproximadamente 3,5 y aproximadamente 7,5, mas tfpicamente de aproximadamente 5,0 a aproximadamente 6,5; seguidamente se agita durante aproximadamente al menos 5 minutos y tfpicamente durante como al menos 10 minutos, pero no mas de 15 minutos, para facilitar la precipitacion sobre la partmula de nucleo inorganica, en particular partmula de dioxido de titanio (TiO2). Desde el punto de vista comercial es muy practico el uso de silicato sodico comercial soluble en agua, con relaciones ponderales SiO2/Na2O de aproximadamente 1,6 a aproximadamente 3,75 y variables de 32 a 54% en peso de solidos, con o sin dilucion posterior. Para aplicar una sflice porosa a la partmula de nucleo inorganica, tfpicamente la suspension debe ser acida durante la adicion de la porcion eficaz del silicato soluble. El acido puede ser cualquier acido, tal como HCl, H2SO4, HNO3, o H3PO4 que tenga una constante de disociacion suficientemente alta para precipitar sflice y se use en cantidad suficiente para mantener la condicion acida en la suspension. Tambien se pueden usar compuestos tales como TiOSO4 o TiCU que se hidrolizan formando acido, Frente a la alternativa de anadir todo el acido al principio, la adicion del silicato soluble y el acido se pueden hacer simultaneamente, siempre que la acidez de la suspension se mantenga a un pH por debajo de aproximadamente 7,5. Despues de la adicion de acido, la suspension se debe mantener a una temperatura de no mas de 50°C durante como mmimo 30 minutos antes de proseguir con otras adiciones.
El tratamiento corresponde a aproximadamente de 7 a aproximadamente 14% en peso de sflice, mas tfpicamente de aproximadamente 9,5 a aproximadamente 12,0% sobre la base del peso total de la partmula de nucleo inorganica y en particular la partfcula de nucleo de dioxido de titanio. El control del punto isoelecrico entre 5,0 y 7,0 puede ser beneficioso al facilitar la dispersion y/o floculacion de las composiciones de partfculas durante el procesamiento de la planta y en sus aplicaciones en su uso final.
Un metodo de tratamiento alternativo de anadir un tratamiento de sflice a la partfcula de TiO2 es por deposito de
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s^lice pirogenica sobre partfculas de nucleo inorganicas pirogenicas, en articular partfculas pirogenicas de dioxido de titanio (TiO2), como se describe en US 5.992.120, o por co-oxigenacion de tetracloruro de silicio con tetracloruro de titanio, como se describe en US5.562.764 y patente US 7.029.648.
La suspension que comprende partfculas de nucleo inorganicas tratadas, de sflice porosa y agua se calienta a una temperatura de como mmimo aproximadamente 90°C, mas tfpicamente de aproximadamente 93° a aproximadamente 97°C, aun mas tfpicamente de aproximadamente 95 a aproximadamente 97°C. El segundo tratamiento comprende oxido de aluminio o alumina precipitada. Este tratamiento es poroso y se aplica desde una fuente de alumina soluble, tal como aluminato soluble, usando metodos conocidos por un experto en la tecnica. En una realizacion espedfica, una fuente de alumina soluble tal como aluminato soluble que comprende dioxido de titanio tratado con sflice mientras que se mantiene el pH a aproximadamente de 8,0 a 9,5, mas tfpicamente de 8,5 a 9,5 para formar un tratamiento de alumina sobre partfcula de nucleo inorganica tratada con sflice porosa. Por “fuente de alumina soluble” se entiende sales de metal alcalino de aniones aluminato, por ejemplo, aluminato sodico o potasico. Alternativamente, la “fuente de alumina soluble” puede ser acida, tal como por ejemplo cloruro de aluminio, en cuyo caso, el pH se controla usando una base mejor que un acido. La partfcula de nucleo inorganica tratada no comprende tratamientos de sflice o alumina densos.
El tratamiento de alumina porosa esta presente en una cantidad de aproximadamente 4,0% a aproximadamente 8,0%; mas tfpicamente de aproximadamente 5,0 a 7,5%, sobre la base del peso total de la partfcula de nucleo inorganica y, en particular, de partfcula de nucleo de dioxido de titanio. Dado que sustancialmente la totalidad de la alumina que ha precipitado encuentra su camino a un tratamiento en las partfculas de nucleo inorganicas, tfpicamente solo es necesario proporcionar la cantidad de fuente de alumina soluble, tal como un aluminato soluble, al lfquido en suspension que resultara, despues de precipitacion, con un grado de tratamiento apropiado.
Tfpicamente, los tratamientos de superficie de partfcula a partfcula son sustancialmente homogeneos. Se entiende como tales que cada partfcula de nucleo ha unido a su superficie una cantidad de alumina y sflice tales que la variabilidad de los niveles entre partfculas es tan pequeno como para que las partfculas interaccionen con agua, disolvente organico o moleculas dispersivas, de la misma manera (esto es, todas las partfculas interaccionan con su ambiente qmmico de manera comun y en cuantfa comun).Tfpicamente, la partfcula de nucleo inorganica tratada, en particular, partfcula de dioxido de titanio (TiO2) tratada, esta completamente dispersada en el agua formando una suspension en menos de 10 minutos, mas tfpicamente en menos de aproximadamente 5 minutos. Por “completamente dispersada” se entiende que la dispersion esta compuesta por partfculas individuales o grupos pequenos de partfculas creados durante la etapa de formacion de la partfcula (agregados duros) y que todos los aglomerados blandos se han reducido a partfculas individuales.
Despues de tratamiento de acuerdo con el procedimiento se recupera el pigmento por procedimientos conocidos, incluida la neutralizacion de la suspension, si es necesario, filtracion, lavado, secado y frecuentemente, una etapa de molienda en seco tal como micronizacion. El secado no es necesario, sin embargo, puesto que el producto se puede usar directamente en la preparacion de pinturas en mulsion en las que el agua es la fase lfquida. El procedimiento proporciona un metodo para obtener facil y eficientemente una suspension de agua que contiene mucho solido de partfculas completamente dispersadas.
Si bien no se pretende que la discusion este unida por una teona de operacion, se cree que la capacidad de dispersion mejorada de los pigmentos de TiO2 porosos tratados de la discusion es debida a la naturaleza de los tratamientos y su aplicacion.
Aplicaciones
Las partfculas de nucleo inorganicas tratadas, tfpicamente partfculas de oxido metalico u oxido metalico mixto, mas tfpicamente dioxido de titanio, se pueden usar en composiciones de revestimiento tales como tintas, piezas de plastico tales como artfculos conformados o pelfculas, o laminados de papel. Los laminados de papel de esta discusion son utiles como alfombras, protecciones de mobiliario, coberturas, superficies de madera artificial y superficies de piedra artificial.
Papel laminado
La partfcula de nucleo inorganica tratada, en particular la partfcula de dioxido de titanio tratada se puede usar para preparar papel laminado por cualquiera de la vfas comerciales establecidas, en las que al menos una porcion del pigmento de dioxido de titanio tfpicamente usado en tal fabricacion de papel esta reemplazado con partfculas de nucleo inorganicas tratadas, en particular de dioxido de titanio tratado.
Como se ha indicado antes, el laminado de papel de acuerdo con la presente invencion es una hoja opaca, basada en pulpa de celulosa que contiene un componente de pigmento de dioxido de titanio en una cantidad de aproximadamente 45% en peso o menos, mas tfpicamente de aproximadamente 10% a aproximadamente 45%, y todavfa mas tfpicamente de aproximadamente 25% en peso a aproximadamente 42% en peso, en la que el componente pigmento de dioxido de titanio comprende la partfcula de nucleo inorganica tratada, en particular la
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partfcula de dioxido de titanio tratada de esta discusion. En una realizacion tfpica, el componente de pigmento de dioxido de titanio como mmimo comprende como mmimo aproximadamente 25% en peso, mas tfpicamente como mmimo aproximadamente 50% en peso (sobre la base del peso del componente de dioxido de titanio) del pigmento de dioxido de titanio tratado de esta discusion. En otra realizacion tipica, el componente de pigmento de dioxido de titanio consiste esencialmente en el pigmento de dioxido de titanio tratado de esta discusion. Aun en otra realizacion tfpica, el componente de pigmento de dioxido de titanio comprende sustancialmente solo el pigmento de dioxido de titanio tratado de esta discusion.
Para aplicaciones de laminado de papel, el laminado de papel tfpicamente debe ser de peso uniforme de manera que el producto acabado tendra un espesor sustancialmente plano. El papel laminado debe ser tambien apropiadamente poroso y absorbente, de manera que tendra justa la cantidad correcta de resina de impregnacion.
El papel laminado decorativo el papel debe ser sustancialmente blanco de manera que no imparta una coloracion no deseada a la configuracion decorativa final.
El papel laminado decorativo puede imprimirse tambien por diversos metodos de impresion analogicos y digitales tambien como para impartir la deseada coloracion y los disenos requeridos para el uso final particular. Son esquemas particularmente adecuados metodos de impresion analogicos tales como impresion con pantalla para tandas grandes y consistentes. Los metodos digitales de impresion tales como impresion con chorro de tinta son particularmente adecuados para tandas cortas y esquemas especializados.
Estas consideraciones y otras y los parametros implicados en la composicion, produccion y decoracion de papel laminado son bien conocidos por los expertos de cualificacion normal en la tecnica y muchas referencias aqu discutidas lo evidencian.
Laminados de papel
Los laminados de papel de acuerdo con la presente invencion se pueden hacer por cualquiera de los procedimientos convencionales bien conocidos por los expertos en la tecnica relevante de cualificacion normal, como se describe en muchas de las referencias previamente discutidas.
Tfpicamente, el procedimiento de hacer laminados de papel comienza con las materias primas + resinas de impregnacion tales como resinas fenolicas y de melamina, papel marron (tal como papel Kraft) y papel de impresion de alta calidad, (un papel laminado de acuerdo con la presente discusion).
El papel marron sirve como un vehmulo para las resinas de impregnacion y tiende a reforzar la resistencia y el espesor a los laminados acabados. El papel de alta calidad es la hoja decorativa, por ejemplo, una configuracion impresa con un color solido o de grano de madera impreso.
En un procedimiento a escala industrial, tfpicamente se cargan rollos de papel en el “terminal humedo” de un equipo de tratamiento con resina para impregnacion con resina. Los papeles de superficie de alta calidad (decorativa) se tratan con una resina transparente, tal como resina melamina, de manera que no se afecte al aspecto (decorativo) de la superficie del papel. Puesto que el aspecto no es cntico para el papel marron, este se puede tratar con una resina coloreada, tal como resina fenolica.
Para impregnar el papel con la resina comunmente se usan dos metodos. La manera usual (y la mas rapida y eficiente) se denomina “revestimiento de rodillo inverso”. En este procedimiento, el papel es conducido entre dos rodillos grandes, uno de los cuales aplica un revestimiento delgado de resina sobre un lado del papel. Este delgado revestimiento tiene tiempo para remojar a traves del papel a medida que pasa por el a un horno de secado. Casi la totalidad del papel marron es tratado por el procedimiento de rodillo inverso porque es mas eficiente y permite un revestimiento total con menos resina y desechos.
Otro metodo es un procedimiento de “inmersion y estrujamiento”, en el que el papel (como una hoja continua) se hace pasar por una tinaja de resina, luego pasa a traves de rodillos que estrujan el exceso de resina. Los papeles de superficie (decorativa) usualmente estan impregnados por el procedimiento de inmersion y estrujamiento, porque aunque mas lentamente, permite un revestimiento mas pesado de la resina de impregnacion para propiedades de la superficie en el laminado final, tales como la durabilidad y la resistencia a las manchas y al calor.
Despues de haber sido impregnado el papel (como hoja continua) con la resina, se pasa a traves de hornos de secado (equipo de tratamiento) al “extremo seco” donde se corta en hojas.
El papel impregnado con resina debe ser consistente para evitar faltas de uniformidad en el laminado acabado.
En el conjunto de los componentes de laminados, lo maximo generalmente es el papel de la superficie porque la impresion del aspecto que da el laminado depende principalmente del papel de la superficie. Sin embargo, se podna colocar una hoja de revestimiento superior, que sea sustancialmente transparente despues del curado, sobre la hoja decorativa, por ejemplo, para dar profundidad y resistencia al desgaste al laminado acabado.
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En un laminado en el que el papel de la superficie tiene colores solidos descoloridos, se puede poner una hoja extra de papel blanco fino bajo la hoja superficial impresa para prevenir que la hoja de carga fenolica de color ambar interfiera el color superficial mas claro.
La textura de la superficie del laminado esta determinada por el papel texturado y/o una placa que se inserta con los accesorios en la prensa. Tfpicamente se usan placas de acero muy pulidas que producen un acabado brillante y una placa con ataque qmmico texturada que produce un acabado mate.
Los montajes acabados se envfan a una prensa, con cada montaje se separa (un par de laminados) del siguiente con la anteriormente placa de acero. En la prensa se aplica presion a los conjuntos mediante presiones o similares. Tfpicamente se aplican como mmimo 5,5 MPa (800 psi) y a veces tanto como 10,3 MPa (1500 psi) de presion mientras que la temperatura se eleva a mas de 120°C (250°F) haciendo pasar agua supercalentada o vapor de agua a traves de la camisa construida en la prensa. El montaje se mantiene bajo estas condiciones de temperatura y presion durante un tiempo (tfpicamente de aproximadamente un hora) requerido para que las resinas que impregnan papeles se licuen, se deslicen y se unan por curado, formando una hoja sola de laminado decorativo acabado.
Una vez separadas de la prensa, las hojas de laminado se separan y ajustan al tamano de acabado deseado. Tfpicamente, la cara inversa del laminado se arruga tambien (tal como por enarenado) para proporcionar una buena superficie adherente a uno o varios sustratos tales como madera contrachapada, tablero duro, tablero de partfculas, materiales compuestos y similares. La necesidad y la eleccion de sustratos y adhesivo dependeran del uso final deseado del laminado, como lo reconocera un experto de habilidad ordinaria de la tecnica relevante.
Los ejemplos que siguen, descripcion de realizaciones tfpicas e ilustrativas de la presente descripcion, no pretenden limitar el alcance de la presente discusion. Se pueden emplear diversas modificaciones, construcciones alternativas y equivalentes sin desviarse del verdadero espmtu y alcance de las reivindicaciones anexas. En una realizacion, las pelfculas de revestimiento pueden estar sustancialmente exentas de otros colorantes convencionales y contienen solo los pigmentos de dioxido de titanio tratados de esta discusion.
Ejemplos
Ejemplo 1
Se ponen en suspension 2000 g de base de oxidacion de TiO2 en 4520 ml de agua desionizada para obtener una concentracion de 400 g de TiO2/litro (30,7 % en peso de TiO2). Esta suspension se calienta a 35°C y el pH se ajusta a 5,5. Se anade solucion de silicato sodico (1210 g) con HCl suficiente para mantener el pH entre 4 y 7. Despues del curado (con mezcla) durante 5 minutos, se calienta la suspension a 55°C. Se anaden 695 gramos de aluminato sodico con HCl suficiente para mantener el pH a 7. Se agita la suspension durante 30 minutos mas, manteniendo el pH y la temperatura, luego se filtra, lava, seca y se microniza con vapor de agua. La muestra resultante tiene un valor porcentual de SiO2 de 14% y un valor porcentual de alumina de 7,6%.
Ejemplo 2
Se usa el procedimiento descrito en el Ejemplo 1 excepto que:
- despues de 5 minutos de curado de la sflice, se calienta la suspension a 95°C.
- durante y despues de la adicion de aluminato, se mantiene el pH de la suspension a 9,0.
Se dispersan aproximadamente 2 gramos de pigmento de los Ejemplos 1 y 2 en agua desionizada a una concentracion de aproximadamente 1,0% en peso usando una mezcladora de laboratorio estandar. Esta suspension se anade a una mezcla de aproximadamente 1,8 gramos de pulpa de eucaliptus dispersada en aproximadamente 350 g de agua y el pH de esta mezcla se ajusta a aproximadamente 7,5. La mezcla resultante se agita usando agitacion magnetica agitando durante aproximadamente un minuto y vertiendo luego a una conformadora de hoja manual estandar de laboratorio. La suspension se drena a traves de la conformadora de hoja manual obteniendose una hoja manual humeda que consiste en pulpa y dioxido de titanio. Esta hoja manual se prensa luego y se seca usando metodos estandar. El peso base de la hoja manual se determina midiendo del peso de un area conocida (medida en metros cuadrados) de la hoja manual. La concentracion de dioxido de titanio presente en la hoja manual se determina posteriormente usando una medida estandar de cenizas. En esta medida, se quema un peso conocido en un recipiente de laboratorio enriquecido en oxfgeno. Esto causa la eliminacion de esencialmente la totalidad de la pulpa. Se supone que el producto de ceniza restante cosiste enteramente en dioxido de titanio. Se espera que el papel hecho con pigmento descrito en el Ejemplo 2 retenga mas y mejor espaciado pigmento TiO2 y por tanto tiene una opacidad mas alta que el papel hecho con pigmento como se describe en el Ejemplo 1 cuando los pigmentos se anaden a iguales niveles.

Claims (14)

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    REIVINDICACIONES
    1. Un papel laminado que comprende una partmula de nucleo inorganica que tiene una capacidad de dispersion mejorada, preparada por un procedimiento que comprende:
    (a) calentar una suspension que comprende partmula de nucleo inorganica tratada con sflice porosa a una temperatura de como mmimo aproximadamente 90°C; y
    (b) anadir una fuente de alumina soluble a la suspension de la etapa (a) mientras que se mantiene el pH a aproximadamente de 8,0 a 9,5 para formar un tratamiento de alumina en la partmula de nucleo inorganica tratada con sflice porosa, en el que la partmula de nucleo inorganica tratada no comprende tratamientos densos de sflice o alumina, y tiene presente sflice en una cantidad de aproximadamente 7% a aproximadamente 14%, tiene presente alumina en la cantidad de aproximadamente 4,0% a aproximadamente 8,0% sobre la base de del peso total de la partmula inorganica, siendo sustancialmente homogeneos los tratamientos de superficie partmula a partmula; y
    en el que la partmula de nucleo inorganica es un oxido de titanio, aluminio, zinc, cobre o hierro; un sulfato de calcio, estroncio o bario; sulfuro de zinc; sulfuro de cobre, zeolita; mica; talco, mullita, carbonato calcico, o sflice.
  2. 2. El papel laminado de la reivindicacion 1, que ademas comprende una hoja de base pulpa de celulosa, opaca.
  3. 3. El papel laminado de la reivindicacion 1, que ademas comprende una resina de impregnacion.
  4. 4. El papel laminado de la reivindicacion 3, en el que la resina de impregnacion es una resina fenolica o resina de melamina
  5. 5. El papel laminado de la reivindicacion 1, en el que la partmula de nucleo inorganica es dioxido de titanio TiO2 o sulfato barico.
  6. 6. El papel laminado de la reivindicacion 5, en el que la partmula de nucleo inorganica es dioxido de titanio TiO2.
  7. 7. El papel laminado de la reivindicacion 1, en el que la suspension en la etapa (a) se calienta a una temperatura de aproximadamente 93 a aproximadamente 97°C.
  8. 8. El papel laminado de la reivindicacion 1, en el que la fuente de alumina soluble es una sal de metal alcalino de un anion aluminato, preferiblemente aluminato sodico o aluminato potasico.
  9. 9. El papel laminado de la reivindicacion 1, en el que la partmula de nucleo inorganica tratada esta completamente dispersada en agua formando una suspension en menos de 10 minutos.
  10. 10. El papel laminado de la reivindicacion 1, en el que la sflice de la partmula de nucleo inorganica tratada con sflice porosa se aplica por deposito de sflice pirogenica sobre la partmula de nucleo inorganica pirogenica, por co- oxigenacion de tetracloruro de silicio con tetracloruro de titanio, o por deposito por la via de precipitacion de oxido acuoso en fase condensada sobre la partmula de nucleo inorganica.
  11. 11. El papel laminado de la reivindicacion 10, en el que la suspension que comprende partmula de nucleo inorganica tratada con sflice porosa y agua se prepara por un procedimiento que comprende;
    (a1) proporcionar una suspension de partmula de nucleo inorganico en agua;
    (a2) calentar la suspension a aproximadamente de 30 a aproximadamente 40°C y ajustar el pH a aproximadamente de 3,5 a aproximadamente 7,5;
    (a3) anadir una solucion de silicato soluble a la suspension mientras que se mantiene el pH entre aproximadamente 3,5 y aproximadamente 7,5; y
    (a4) agitar durante al menos 5 minutos.
  12. 12. El papel laminado de la reivindicacion 11, en el que el silicato soluble se calienta a una temperatura de aproximadamente 33 a aproximadamente 37°C.
  13. 13. Un papel de laminado de la reivindicacion 12, en el que el silicato soluble es silicato sodico o silicato potasico.
  14. 14. Un papel laminado que comprende una partmula de nucleo inorganica que tiene una capacidad de dispersion mejorada, preparada por un procedimiento que comprende:
    (a) calentar una suspension que comprende partmula de nucleo inorganica tratada con sflice porosa a una temperatura de como mmimo aproximadamente 90°C; y
    (b) anadir una fuente de alumina soluble a la suspension de la etapa (a) mientras que se mantiene el pH a aproximadamente 8,0 a 9,5 para formar un tratamiento de alumina en la partmula de nucleo inorganica tratada con sflice porosa, en el que la partmula de nucleo inorganica tratada no comprende tratamientos densos de sflice o alumina, y tiene presente sflice en una cantidad de aproximadamente 7% a aproximadamente 14%, tiene presente
    alumina en la cantidad de aproximadamente 4,0% a aproximadamente 8,0% sobre la base del peso total de la partfcula inorganica, siendo sustancialmente homogeneos los tratamientos de superficie partfcula a partfcula; y en el que la partfcula de nucleo inorganica es un oxido de titanio, aluminio, zinc, cobre o hierro; un sulfato de calcio, estroncio o bario; sulfuro de zinc; sulfuro de cobre, zeolita; mica; talco, mullita, carbonato calcico, o sflice.
    5 15. El laminado de papel de la reivindicacion 14, que ademas comprende papel Kraft.
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