ES2622175T3

ES2622175T3 - Pigmento no micronizado para aplicaciones plásticas

Info

Publication number: ES2622175T3
Application number: ES14744629.8T
Authority: ES
Inventors: Modasser El-Shoubary; Lee Chris MUNDLE
Original assignee: CRISTAL INORGANIC CHEMICALS SWITZERLAND Ltd
Current assignee: CRISTAL INORGANIC CHEMICALS SWITZERLAND Ltd
Priority date: 2013-03-14
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2017-07-05
Anticipated expiration: 2034-03-11
Also published as: WO2014140845A3; CN105121533B; US20140275332A1; MX371001B; EP2970629A2; TWI617627B; CA2903162A1; EP2970629B1; BR112015023072A2; US9267039B2; KR20150127283A; TW201444920A; AU2014229606A1; MY171936A; AU2014229606B2; CN105121533A; MX2015011537A; WO2014140845A2

Abstract

Un proceso para la carga de pigmentos en partículas en un concentrado polimérico, comprendiendo el proceso las etapas de: (a) añadir una solución acuosa de pH básico que comprende una sal orgánica soluble en 5 agua se añade a un pigmento que comprende dióxido de titanio en partículas molido para formar un pigmento en partículas recubierto con sustancias orgánicas; y (b) sin una etapa de micronización previa, mezclar el pigmento en partículas recubierto con sustancias orgánicas con una resina polimérica para formar un concentrado polimérico que tiene de aproximadamente 50 % a aproximadamente 87 % en peso de pigmento en partículas con una capacidad de dispersión comparable a un pigmento en partículas recubierto con sustancias orgánicas micronizado

Description

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Pigmento no micronizado para aplicaciones plasticas

DESCRIPCION

Antecedentes de los conceptos de la invencion

1. Campo de los conceptos de la invencion

Los conceptos de la invencion divulgados y reivindicados en el presente documento se refieren a procedimientos para la fabricacion de pigmentos para aplicaciones de plasticos, mas particularmente, pero no a modo de limitation, a procedimientos de tratamiento de superficie de pigmentos para aplicaciones de plasticos de tal manera que la micronizacion no es necesaria. 2. Breve description de la tecnica relacionada

Los pigmentos inorganicos en partlculas se utilizan como opacificantes y colorantes en muchas industrias, incluidas las industrias de revestimientos, papel y plasticos. El dioxido de titanio es el pigmento blanco mas utilizado en el comercio actualmente debido a su capacidad para conferir una alta opacidad cuando se formula en productos de uso final. Los pigmentos de dioxido de titanio generalmente se micronizan para formar un polvo finamente dividido y, de ese modo, maximizar las propiedades opacificantes impartidas a los materiales formulados con ellos.

La eficacia del pigmento en partlculas en tales aplicaciones de plasticos depende, en parte, de la uniformidad con la que se puede dispersar el pigmento en la masa fundida de pollmero. Las partlculas de dioxido de titanio tienen tlpicamente una superficie hidrofila, lo que hace que sean diflciles de incorporar en materiales hidrofobos, tales como plasticos. Sin un tratamiento adecuado de la superficie, incluso mezclando durante largos perlodos de tiempo con niveles altos de energla no logran una buena dispersion. Ademas, los polvos de dioxido de titanio son, inherentemente, polvorientos y con frecuencia exhiben malas caracterlsticas de flujo del polvo durante la manipulation del propio polvo, especialmente durante la formulation, la formation de compuestos y la fabricacion de los productos finales.

Con este fin se ha usado la modification flsica y qulmica de las superficies de partlculas de dioxido de titanio para mejorar las propiedades de las partlculas de dioxido de titanio en matrices polimericas. Tales mejoras buscadas incluyen caracterlsticas de flujo mejoradas, disminucion de la actividad qulmica y estabilidad termica mejorada, especialmente resistencia a la formacion de cordones en aplicaciones de pellculas polimericas extruidas.. Los agentes de tratamiento de la superficie se anaden al dioxido de titanio en partlculas para proporcionar una superficie hidrofoba para su uso en plasticos. Las partlculas de pigmento de dioxido de titanio se micronizan para lograr suficiente de desaglomeracion de las partlculas de pigmento antes de la composition del pigmento con un pollmero para producir un concentrado de pollmero. Se han formulado lotes maestro de dioxido de titanio de alto rendimiento con concentraciones incrementadas de dioxido de titanio en el pollmero se concentro, lo que hace que el procesamiento aguas abajo del producto polimerico mas facil y proporciona una excelente uniformidad del producto y resistencia del cordon.

Hasta la fecha, la investigation de los lotes maestro de alto rendimiento se ha centrado en el tratamiento de superficies con compuestos hidrofobos y siempre ha incluido micronizacion. A pesar de la investigacion significativa realizada en esta area, sigue existiendo una necesidad de mejoras en el tratamiento de superficie economico del dioxido de titanio en partlculas que proporciona una mejor manipulacion, dispersion y propiedades del producto final sin la necesidad de la micronizacion.

Sumario de los conceptos de la invencion

Los conceptos inventivos divulgados y reivindicados en el presente documento se refieren, en general, a un proceso para la fabricacion de concentrado polimerico. Un proceso para la carga de pigmentos en partlculas en un concentrado polimerico comprende las siguientes etapas. Una solution acuosa de pH basico que tiene una sal organica soluble en agua se anade a un pigmento que contiene dioxido de titanio en partlculas molido para formar un pigmento en partlculas recubierto con sustancias organicas. El pH de la solucion acuosa basica es suficientemente basico que la sal organica soluble en agua permanece en una forma de sal. Sin una etapa de micronizacion previa, el pigmento en partlculas recubierto con sustancias organicas se mezcla con una resina polimerica para formar un concentrado polimerico que tiene de aproximadamente 50 % a aproximadamente 87 % en peso de pigmento en partlculas con una capacidad de dispersion comparable a un pigmento en partlculas recubierto con sustancias organicas micronizado.

Descripcion detallada de las realizaciones de ejemplo

Antes de explicar al menos una realization de los conceptos de la invencion divulgados en el presente documento con detalle, debe entenderse que los conceptos de la invencion no esta limitados en su aplicacion a los detalles de la construction, experimentos, datos de ejemplo y/o la disposition de los componentes indicados en la descripcion

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siguiente o ilustrados en los dibujos. Los conceptos de la invencion actualmente divulgados y reivindicados son capaces de otras realizaciones o se pueden poner en practica o llevar a cabo de diversas maneras. Asimismo, debe entenderse que las expresiones y la terminologla empleadas en el presente documento solo se usan con una finalidad descriptiva y no deben considerarse limitantes de ningun modo.

En la siguiente descripcion detallada de realizaciones de los conceptos de la invencion se exponen numerosos detalles especlficos con el fin de proporcionar una comprension mas completa de los conceptos de la invencion. No obstante, sera evidente para los expertos en la tecnica que los conceptos de la invencion dentro de la divulgacion se pueden poner en practica sin estos detalles especlficos. En otros casos, las caracterlsticas bien conocidas no se han descrito con detalle para evitar complicar innecesariamente la presente divulgacion.

Adicionalmente, a menos que se indique expresamente lo contrario, “o” hace referencia a una inclusion o y no a una exclusion o. Por ejemplo, una condicion A o B es satisfecha por una cualquiera o mas de los siguientes: A es cierto (o presente) y B es falso (o no presente), A es falso (o no presente) y B es cierto (o presente) y tanto A como B son ciertos (o presentes).

Ademas, el uso de "un/uno" o "una" se emplea para describir elementos y componentes de las realizaciones del presente documento. Esto se realiza simplemente por comodidad y para proporcionar una idea general del concepto de la invencion. Esta descripcion debera leerse para incluir uno o al menos uno y el singular incluye tambien el plural a menos que sea obvio que se entiende lo contrario.

Como se usa en el presente documento, cualquier referencia a "una realizacion" significa que un rasgo, estructura o caracterlstica concretos descritos en la convencion con la realizacion se incluye en al menos una realizacion. Las apariciones de la frase "en una realizacion" en varios lugares en la memoria descriptiva no son necesariamente todo lo referente a la misma realizacion.

En la presente divulgacion y reivindicaciones adjuntas, el termino "micronizacion" y otras formas gramaticales de "micronizacion" se refieren a la molienda de energla de fluido, o molienda por chorro, en la que la reduccion del tamano de partlcula se consigue mediante colision entre las partlculas que se estan moliendo. La energla se suministra tlpicamente mediante un fluido comprimido que entrar en una camara de molienda del micronizador a una velocidad y energla altas. Los ejemplos de micronizadores son micronizadotes de vapor y se aire.

Por ultimo, la expresion "pigmento en partlculas molido" utilizada en el presente documento y en las reivindicaciones adjuntas se define como "partlculas de pigmento que no se han micronizados, pero se han molido con arena o molido con medios usando circonio u otros medios de molienda o se muelen usando otros procesos de molienda”.

Los pigmentos en partlculas se tratan especialmente cuando se usan para preparar lotes maestro de pollmero de alto rendimiento. Estos lotes maestro de alto rendimiento son utiles en aplicaciones en las que la dispersion, la estabilidad termica y la resistencia al trenzado son cruciales. La creencia actual es que el pigmento en partlculas debe ser hidrofobo para lograr un buen rendimiento en las aplicaciones del mezcla maestra de plastico y que la micronizacion es necesaria para lograr una adecuada desaglomeracion del pigmento en partlculas.

Para mejorar la capacidad de dispersion en plasticos, se han estudiado numerosos tratamientos de superficie. Por ejemplo, la patente de Estados Unidos. N.°. 7.601.780 divulga un polvo inorganico silanizado tratado con un acido graso de cadena larga y la patente de Estados Unidos. N.° 6.765.041 divulga el tratamiento con fosfatos de organo- acidos. La patente de Estados Unidos. N.° 4.810.305 divulga pigmentos hidrofobos y cargas obtenidos por tratamiento de superficie con organopolisiloxanos especlficos. Los polvos inorganicos tratadas en la superficie se micronizan antes de cargar en un concentrado polimerico.

El tratamiento de pigmentos en partlculas con un agente de recubrimiento organosulfonico se divulga en la patente de Estados Unidos. N.° 6.646.037. El agente de recubrimiento organosulfonico se anade antes o durante la micronizacion utilizando vapor o aire para producir un pigmento acabado que retiene niveles altos del agente de recubrimiento organosulfonico. El pigmento micronizado resultante ha mejorado la capacidad de dispersion en plastico, pero como se ha divulgado, todavla incurre en el costo de la micronizacion de alta energla antes de la mezcla con la resina polimerica para formar un concentrado polimerico.

La patente de Estados Unidos N.° 5.837.049 divulga el tratamiento de dioxido de titanio en partlculas con acidos y esteres alquilfosfonicos. A diferencia de las sales de fosfonato, los acidos y esteres alquilfosfonicos de los mismos no son facilmente solubles en agua y tlpicamente se mezclan con un disolvente, tal como alcohol, se funden y / o se emulsionan mediante agitacion rapida o adicion de agentes emulsionantes. A continuacion, el pigmento recubierto se procesa de forma convencional.

Por el contrario, se ha descubierto que el pigmento en partlculas puede tratarse en superficie con una solucion acuosa de pH basico que contiene una sal organica soluble en agua, en el que el pH es suficientemente basico para asegurar que la sal organica no esta protonada. Sorprendentemente, el pigmento en partlculas recubierto con sustancias organicas resultante se puede cargar en una resina polimerica para formar una resina polimerica que

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tiene de aproximadamente 50 % en peso a 87 % en peso de pigmento en partlcuias sin micronizacion previa y el concentrado polimerico resuitante tiene una eficiencia de dispersion comparable a un pigmento hidrofobo en partlcuias micronizado de superficie tratada. Por "comparable" se quiere decir que las mediciones de la capacidad de dispersion del pigmento en el concentrado polimerico son de al menos un 90% o mejor que las mediciones de la capacidad de dispersion obtenidas despues de la micronizacion del pigmento de superficie tratada o que tiene un recuento de dispersion de menos de 5.000 usando los procedimientos descritos en los ejemplos siguientes. Dado que la micronizacion es una operation de energla intensa, el proceso descrito actualmente da lugar a significativos ahorros de costes. Ademas, la capacidad de anadir sales de recubrimiento solubles en agua a una suspension acuosa emulsification da lugar a una importante simplification del proceso.

Aunque sin desear quedar ligado por ninguna teorla en particular, se cree que la parte ionica de la molecula organica interacciona con la superficie del pigmento, dejando la cadena de C para cubrir la superficie del pigmento y, por lo tanto, proporcionar la hidrofobicidad que se requiere para mezclar con un pollmero tal como polietileno. Ademas, tras el secado, la sal organica soluble en agua ocupa los poros y espacios entre las partlculas de pigmento, lo que ayuda a su desaglomeracion tras la composition y la extrusion, de tal manera que la micronizacion no es necesaria.

Es importante que la sal organica este en forma de sal, es decir, no protonada, y soluble en agua. Los organicos protonados se unieron de forma diferente a la superficie de las partlculas de pigmento. En una realization, la solution acuosa basica es suficientemente basica como para que pueda mantener un entorno basico y la forma de sal de la sustancia organica incluso despues de la mezcla con un pigmento en partlculas molido neutro o acido. El pH de la solucion acuosa basica se puede ajustar adicionalmente antes de o durante la adicion al pigmento en partlculas molido. Entre los ejemplos de reactivos adecuados para ajustar el pH se incluyen hidroxido de sodio, hidroxido de amonio, hidroxido de potasio y aminas.

Los ejemplos no limitantes de sales organicas solubles en agua adecuadas se incluyen sales de sulfonato, fosfato, fosfonato y fosfinato. La expresion "sal organica soluble en agua" se refiere tanto a las sales de acidos organicos como de acidos organicos que se han desprotonado mediante lar adicion de una base, haciendo que la sustancia organica se convierta en una forma de sal.

En una realizacion, la sal organica soluble en agua comprende una sal sulfonato; es decir, una sal de acido organosulfonico, que puede estar representada por la formula: (R-SO3)xMx+ en la que x = 1, 2, 3 o 4; M es ion de sodio, potasio, amonio, amonio organico u otro ion metalico con una valencia de +1, +2, +3 o +4; y R es un grupo hidrocarburo que tiene de 2 a 22 atomos de carbono. R puede ser saturado, insaturado, ramificado, lineal o clclico. Entre los ejemplos no limitantes de grupos de hidrocarburo adecuados se incluyen, etil-, propil-, butil-, isobutil-, butil- terciario, pentilo, hexilo, heptil-, octil-, 2-etihexil-, decil-, dodecil- y similares. Entre los ejemplos no limitantes de iones metalicos adecuados se incluyen Na1+, Ca2+, Mg2+, Al3+ y Ti4+.

En una realizacion, la sal organica soluble en agua se prepara mediante sulfonacion de olefinas C14-C16. La composicion organica soluble en agua resultante consiste principalmente en sulfonatos de alqueno de sodio y sulfonatos de hidroxialcano de sodio. Entre los ejemplos no limitantes de una sal organica soluble en agua adecuada se incluyen a-olefinasulfonato de sodio (AOS), tal como un alquenosulfonato de sodio C14-C16 y / o hidroxialcanosulfonato de sodio.

En otra realizacion, la sal organica soluble en agua comprende una sal de fosfonato, tal como un organofosfonato de sodio o alquilfosfonato de sodio. Por ejemplo, la sal de fosfonato organico soluble en agua puede estar representada por la formula qulmica: R-PO-(O-)2(M+2/x)x, en la que M se selecciona del grupo que consiste en amonio, iones de amonio organico e iones metalicos con una valencia de +1 o +2. . En esta formula, x es 1 o 2, y R es un grupo hidrocarburo que tiene de 2 a aproximadamente 22 atomos de carbono.

En una realizacion, la cantidad de sal organica soluble en agua mezclada con el pigmento en partlculas es de aproximadamente 0,1 % a aproximadamente 20 % en peso, basado en el peso del pigmento en partlculas. En otra realizacion, el pigmento en partlculas recubierto con sustancia organica seca incluye de aproximadamente 0,1 % a aproximadamente 5,0 % de sal organica soluble en agua, basandose en el peso del pigmento en partlculas. En aun otra realizacion, los pigmentos en partlculas recubiertos con sustancias organicas secos incluyen de aproximadamente 0,5 % a aproximadamente 2,0 % de sal organica soluble en agua.

El pigmento en partlculas puede comprender dioxido de titanio, oxido de cinc, caolln, talco, mica y similares. En una realizacion, el pigmento en partlculas comprende dioxido de titanio. El dioxido de titanio se fabrica comercialmente mediante el procedimiento de sulfato para producir anatasa o dioxido de titanio rutilo , o el proceso de cloruro para producir dioxido de titanio rutilo. En el proceso del cloruro, el dioxido de titanio se puede obtener de un oxidante, donde el tetracloruro de titanio se hace reaccionar con oxlgeno en un reactor de alta temperatura, seguido de un enfriamiento rapido para proporcionar el tamano de partlcula de pigmento deseado. Convencionalmente, la descarga del oxidante se mezcla con agua para formar una suspension que se procesa a continuation, en las etapas posteriores, tales como molienda en humedo y, opcionalmente, un tratamiento de superficie en humedo que puede dejar una superficie hidrofila. Si la superficie hidrofila no se modifica para convertirse en hidrofoba, el pigmento

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puede tener una mala capacidad de dispersion en plasticos. Las etapas de procesamiento son bien conocidas para los expertos en la tecnica.

El tamano de partlcula puede variar de aproximadamente 0,001 micrometros a aproximadamente 20 micrometros. Para los solidos inorganicos en partlculas utilizados especlficamente para los propositos de pigmentacion, el tamano promedio de partlcula varla de aproximadamente 0,1 micrometros a aproximadamente 0,5 micrometros. Generalmente, cuando el solido inorganico en partlculas es dioxido de titanio en forma de pigmento, el tamano promedio de partlcula esta en el intervalo de 0,15 micrometros a 0,35 micrometros. Cuando el solido inorganico en partlculas es dioxido de titanio transparente, el tamano promedio de partlcula es, tlpicamente, de aproximadamente 0,01 a 0,15 micrometres, mientras que los solidos en nanopartlculas o ultrafinos pueden tener un tamano de partlcula primaria promedio en el intervalo de aproximadamente 0,001 micrometres hasta aproximadamente 0,1 micrometres. Cuando la forma de solido inorganico en partlculas es aproximadamente esferica, estas mediciones representan el diametro. Cuando la forma de solido inorganico en partlculas es acicular o no esferica, estas mediciones representan la medicion de la dimension mas larga.

En una realizacion, se anade la solucion acuosa de pH basico de la sal organica soluble en agua a una alimentacion en seco de pigmentos en partlculas, directamente al secador, o a la descarga del secador en partlculas. Ejemplos no limitantes de secadores adecuados incluyen un secador de pulverizacion y un secador rotatorio instantaneo. En una realizacion relacionada, una suspension de pigmento en partlculas se filtra antes de alimentar al secador. La solucion acuosa de pH basico de sal organica soluble en agua se anade a la torta del filtro, basandose en la atraccion de la sal organica para la superficie de las partlculas para obtener una buena cobertura de la superficie. Como alternativa, la torta y la solucion acuosa de pH basico de la sal organica soluble en agua se pueden mezclar usando, por ejemplo, un mezclador de cuerpo en V.

El dioxido sin moler de titanio de base sin moler incluye producto de descarga de dioxido de titanio crudo del reactor de oxidacion en el proceso de cloruro o del calcinador en el proceso de sulfato, en el que se produjo, que no se ha sometido a ninguna etapa de procesamiento intermedio que sustancialmente pica, tritura o muele el producto de descarga. La molienda puede llevarse a cabo en la medida necesaria para romper los agregados sobredimensionados y para dispersar las partlculas. A menudo se utiliza un molino vertical u horizontal, tal como un molino de arena, molino de circonio o un molino de medio horizontal. Estos procesos de molienda, as! como otros procesos de molienda adecuados, son familiares para los expertos en la tecnica y se distinguen de los procesos de micronizacion mucho mas intensos en cuanto a la energla en que los medios se utilizan para romper los agregados.

En una realizacion, el pigmento en partlculas se muele en humedo en un molino de medio vertical u horizontal y una solucion de pH basico de la sal organica soluble en agua se mezcla con el pigmento en partlculas, antes, durante o despues del proceso de molienda. En otra realizacion, el pigmento en partlculas se mezcla con la solucion de pH basico de la sal organica soluble en agua en un dispositivo de mezcla antes o despues del proceso de molienda.

El dioxido de titanio de base molido puede tratarse con oxidos metalicos, tales como oxido de aluminio, dioxido de silicio, oxido de circonio, fosfato y similares, usando cualquier proceso conocido por los expertos en la tecnica, antes del tratamiento con la sal organica soluble en agua. Por ejemplo, tambien se puede elegir tratar el pigmento en partlculas molido con fosfatos inorganicos o combinaciones de fosfatos inorganicos y oxidos metalicos. Adicionalmente, el dioxido de titanio en partlculas puede tratarse secundariamente con polialcoholes, tales como trimetiloletano y trimetilolpropano o alcanolaminas, tales como trietanolamina posterior a la adicion de la sal organica soluble en agua. Ademas, se puede elegir tratar con combinaciones o mezclas de los compuestos mencionados anteriormente.

Opcionalmente, se anade un compuesto organico hidrofobo al pigmento en partlculas junto con, o secuencialmente a, la adicion de la solucion acuosa de pH basico de la sal organica soluble en agua. Por ejemplo, se pueden anadir acidos fosforicos organicos hidrofobos, silanos, y / o acidos fosfonicos al pigmento antes de, durante, o despues de la etapa de secado. En una realizacion, se anade el compuesto organico hidrofobo en cantidades de 0,05 % y superiores en base al peso de dioxido de titanio.

La alumina se anade a menudo comercialmente al pigmento de dioxido de titanio seco como auxiliar de transporte. Sin embargo, se cree que la alumina es perjudicial para los pigmentos en partlculas en algunas aplicaciones de plasticos, ya que tiende a absorber la humedad y causar trenzado en aplicaciones de pellculas polimericas extruidas. Por lo tanto, en una realizacion, se anade un compuesto organico hidrofobo o sal organica sin agua al pigmento en partlculas recubierto con sustancias organicas como auxiliar del transporte y se evita la adicion de alumina.

A diferencia del procesamiento convencional que requiere micronizacion, el pigmento en partlculas recubierto con sustancia organica seco, sin haber sido objeto de una etapa de micronizacion, se combina directamente con una resina polimerica para formar una matriz de pollmero. Por lo tanto, en una realizacion, se descarga pigmento de dioxido de titanio en partlculas recubierto con sustancia organica de un secador, por ejemplo un secador por pulverizacion o secador de rotacion ultrarrapido, y se combina directamente con una resina polimerica para formar una matriz de pollmero. La frase "matriz polimerica" frase refiere a la sustancia que comprende la resina polimerica y

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el pigmento en partlcuias recubierto con sustancia organica seco. La eliminacion de la etapa de micronizacion antes de la composicion con la resina polimerica es unica y permite ahorros de costes significativos.

Los tipos de pollmeros adecuados incluyen cloruro de polivinilo, poliuretanos, polisulfonas, poliimidas, poliesteres y poliesteres clorados, polioxietilenos, compuestos fenolicos, resinas alquldicas, resinas amino, resinas epoxi, resinas fenoxi y resinas de acetal. Otras resinas polimericas que pueden ser de uso incluyen, pero no estan limitados a, copollmeros de etileno con alfa-olefinas que contienen de 4 a 12 atomos de carbono o acetato de vinilo, homopollmeros de vinilo, homopollmeros y copollmeros acrllicos, poliamidas, policarbonatos, poliestireno, acrilonitrilo-butadieno-estirenos y polieteres. Los procedimientos para la combinacion del pigmento en partlculas con pollmeros son bien conocidos para los expertos en la materia.

En una realizacion, la resina polimerica es una poliolefina, tal como polietileno, polipropileno y polibutileno. En otra realizacion, la resina polimerica es polietileno.

El pigmento en partlculas recubierto con sustancias organicas puede combinarse con la resina polimerica utilizando una carga de hasta aproximadamente 87 % en peso, en base al peso de la matriz polimerica. En una realizacion, se prepara una carga de pigmento en partlculas recubierto con sustancia organica de aproximadamente 50 % a aproximadamente 87 % en peso basandose en el peso de la matriz polimerica. Esta carga se puede usar como una mezcla maestra . Con "mezcla maestra " se entiende que se refiere en el presente documento a una mezcla concentrada de pigmento en partlculas en pollmero. El pigmento se prepara habitualmente una forma mezcla maestra para proporcionar un pigmento concentrado libre de polvo de composicion conocida con una capacidad de dispersion mejorada en el pollmero al que se anadio la mezcla maestra . Los procedimientos para crear una mezcla maestra de pigmento en partlculas son conocidos o facilmente conocidos por los expertos en la materia. Por ejemplo, la mezcla maestra puede crearse mediante la combinacion del pigmento en partlculas recubierto con sustancia organica y la resina polimerica usando un mezclador Banbury Mixer BR.

Con el fin de ilustrar adicionalmente la presente invencion, a se proporcionan los siguientes ejemplos. No obstante, debe entenderse que los ejemplos son para fines ilustrativos unicamente y no deben interpretarse como limitantes del alcance de la invencion.

Ejemplos

Mediante el uso de un aparato de extrusion de laboratorio a pequena escala, se obtuvo una medida de dispersion de pigmento de dioxido de titanio en pollmeros organicos midiendo la cantidad relativa de pigmento atrapado en los tamices de los paquetes de pantalla extrusora. Se realizaron pruebas usando concentrados de TiO2 al 75 % en polietileno de baja densidad preparado usando un mezclador Haake 3000 Rheomix. mezclador se controlo y monitorizo con un reometro Haake 9000 Rheocord Torque. 337,7 gramos de TiO2 micronizado y 12,6 gramos de NA209 LDPE fabricado por Equistar se mezclaron en seco y se anadieron a una camara de mezclado a 75 °C con rotores que funcionan a 50 rpm de mezclado. La temperatura del mezclador se programo para aumentar a 120 °C un minuto despues de introducir la mezcla seca en la camara de mezcla. Despues de alcanzar una mezcla de estado estacionario, el compuesto se mezclo durante 3 minutos adicionales. El compuesto se retiro de la camara y se granulo utilizando una trituradora de Cumberland.

Las pruebas de dispersion se llevaron a cabo usando un solo tornillo Killom, modelo KL-100 equipado con un tornillo de 20:1 de longitud:diametro. La extrusora se precalento a 330°, 350 °, 390 ° y 380 °F desde la zona 1 a la matriz, respectivamente, y se hizo funcionar a 70 rpm. Una purga de 1.000 gramos de NA952 LDPE fabricado por Equistar se realizo a traves del sistema y se instalo un nuevo tamiz. El tamiz consistio en tamices de 40/500/200/100 de malla desde la matriz a la garganta del extrusor. Despues de la estabilizacion de la temperatura, 133.33 gramos de concentrado de TiO2 al 75 % granulado se alimento en la extrusora. A esto le siguieron 1500 gramos de purga de NA952 a media que la tolva de alimentacion vaciaba. Una vez extruida la purga de LDPE, los tamices se retiraron, se separaron y se analizaron utilizando una tecnica de recuento relativa a partir de las mediciones de un espectrometro de fluorescencia de rayos X. Se obtuvo el numero de recuentos de TiO2 por segundo para los tamices de malla 100, 200 y 500 en el tamiz se totalizo para obtener el resultado de la dispersion. Un resultado del recuento de menos de 5.000 se considera que representa una dispersion excelente.

La densidad aparente se midio utilizando un cilindro graduado colocado sobre la balanza y tarado. Un embudo se coloco en la parte superior del cilindro graduado y se anadio pigmento sin agitacion, golpeo o alteracion del cilindro graduado. El cilindro graduado se lleno hasta el volumen mas alto y se registro el volumen de pigmento en el cilindro graduado. Con una alteracion minima, la probeta graduada se coloco sobre la balanza y se registro el peso del pigmento en el cilindro. El cilindro se cargo y se fijo en una maquina Copely JV 2000. La maquina Copely JV 2000 se acciono durante 5 minutos, despues de lo cual se registro el volumen del pigmento en el cilindro.

Ejemplo 1 - Molturacion acida

Una suspension de descarga oxidante de TiO2 de tono neutro o azul, con pH de 3,2 a 4,0 y una densidad de entre 400 y 900 g / l, se molio con arena durante 20 a 80 minutos. El pH de la suspension resultante se ajusto a 6,5 con

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una solucion caustica al 50 % ,y despues, la suspension se trato con 1,25 % de Calsoft® AOS-40, basado en el peso de TiO2. El Calsoft® AOS-40 organico soluble en agua es un sulfonato de alfa-olefina (C14-16) de sodio producido por Pilot Chemical Co. Esta mezcla de sales de sulfonato de cadena larga se prepara mediante sulfonacion de alfa- olefinas C14-16 y consiste principalmente en alquenosulfonatos de sodio e hidroxialcanosulfonatos de sodio. Despues de la adicion AOS, se espera que el pH este entre 7,0 y 9,5. La suspension se seco por pulverizacion en una manera oportuna utilizando un secador de GEA Niro MOBILE MINOR™, una boquilla de pulverizacion de mezcla interna GEA Niro, una temperatura de entrada de 330 °C y un flujo de aire de atomizacion de 3,69 kg / h.

El flujo de pigmento se ajusto para mantener una temperatura entre 115 °C y 119 °C en la salida del secador por pulverizacion. La descarga inferior y las muestras de ciclones finales se mezclaron juntos y se analizaron como un producto final. Los resultados se muestran en la Tabla 1 a continuacion y se comparan con un pigmento de calidad de plastico micronizad estandar Tiona®188 preparado como se describe en la seccion de ejemplos comparativos. Como se puede ver, las propiedades del producto del pigmento molido con acido tratado con una sal organica soluble en agua y sin micronizacion son equivalentes o mejores que los de un pigmento de calidad de plastico micronizados estandar.

Tabla 1

Molienda acida: Molienda con arena Dispersion Densidad aparente

Tono neutro: (min) Recuentos Suelta Compacta

Prueba 1: 40 219 0,83 1,16

Prueba 2: 40 215 0,82 1,15

Prueba 3: 40 279 0,83 1,17

Prueba 4: 40 268 0,87 1,17

Prueba 5: 40 678 0,98 1,35

Prueba 6: 160 458 0,95 1,29

Tiona®188: 644 0,74 0,87

Ejemplo 2 - Molienda basica

Usando procedimientos similares al Ejemplo 1, el pH de la suspension de la descarga oxidante se ajusto con mezcla de Calgon / sosa caustica a pH 9 - 11 antes de la molienda con arena. A continuacion, el pH de la suspension espesa molida con arena molida se redujo a aproximadamente 6,5 con 50 % de HCl y se siguio el tratamiento anterior y los procedimientos de secado del Ejemplo 1.

Los resultados se muestran en la Tabla 2 a continuacion y se comparan con un pigmento de calidad de plastico micronizad estandar Tiona®188 preparado como se describe en la seccion de ejemplos comparativos. Como se puede ver, las propiedades del producto de pigmento molido con base tratado con una sal organica soluble en agua son casi equivalentes a las de un pigmento de calidad de plastico micronizado estandar, pero con un ahorro significativo de costes debido a la omision de la etapa de micronizacion.

Tabla 2

Molienda basica: Molienda con arena Dispersion Densidad aparente

Tono azul: (min) Recuentos Suelta Compacta

Prueba 1: 40 722 0,81 1,09

Prueba 2: 40 863 0,81 1,11

Prueba 3: 40 888 0,78 1,08

Tiona®188: 651 0,75 0,83

A partir la descripcion anterior, es evidente que los conceptos de la invencion divulgados en el presente documento estan bien adaptados para llevar a cabo los objetos y alcanzar las ventajas mencionadas en el presente documento, as! como los inherentes a los conceptos de la invencion divulgados en el presente documento. Mientras que las realizaciones de ejemplo de los conceptos de la invencion divulgados en el presente documento se han descrito para los propositos de esta descripcion, se entendera que se pueden realizar numerosos cambios que sugieren facilmente a los expertos en la tecnica y que se llevan a cabo sin apartarse del alcance de la conceptos de la invencion divulgados en el presente documento y se definen por las reivindicaciones adjuntas.

Claims

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Reivindicaciones

1. Un proceso para la carga de pigmentos en partlcuias en un concentrado polimerico, comprendiendo el proceso las etapas de:

(a) anadir una solucion acuosa de pH basico que comprende una sal organica soluble en agua se anade a un pigmento que comprende dioxido de titanio en partlculas molido para formar un pigmento en partlculas recubierto con sustancias organicas; y

(b) sin una etapa de micronizacion previa, mezclar el pigmento en partlculas recubierto con sustancias organicas con una resina polimerica para formar un concentrado polimerico que tiene de aproximadamente 50 % a aproximadamente 87 % en peso de pigmento en partlculas con una capacidad de dispersion comparable a un pigmento en partlculas recubierto con sustancias organicas micronizado.
2. El proceso de la reivindicacion 1, en el que el pH de la solucion acuosa basica es suficientemente basico para mantener la sal organica soluble en agua en una forma de sal antes y despues de la adicion al pigmento en partlculas molido.
3. El proceso de la reivindicacion 1, en el que la sal organica soluble en agua comprende al menos uno del grupo que consiste en una sal de sulfonato, una sal de fosfato, una sal de fosfonato, y una sal de fosfinato.
4. El proceso de la reivindicacion 1, en el que la sal organica soluble en agua comprende una sal de sulfonato que tiene la formula:

(R—SO3)xMx+ en la que x = 1, 2, 3 o 4,

M se selecciona del grupo que consiste en amonio, iones de amonio organico e iones metalicos con una valencia de +1, +2, +3, o +4, y

R es un grupo organico que tiene de 2 a 22 atomos de carbono, preferentemente R comprende alfa-olefina de C14 a C16.
5. El proceso de la reivindicacion 4, en el que la sal organica soluble en agua comprende al menos una alfa-olefina sulfonato de sodio.
6. El proceso de la reivindicacion 1, en el que la sal organica soluble en agua comprende al menos uno del grupo que consiste en fosfato, fosfonato, y sales de fosfinato, preferentemente la sal organica soluble en agua comprende al menos un organofosfonato de sodio.
7. El proceso de la reivindicacion 1, en el que la sal organica soluble en agua comprende una sal de fosfonato que tiene una formula R-PO-(O-)2 (M+2/x)x, en la que M se selecciona del grupo que consiste en amonio, iones de amonio organico e iones metalicos con una valencia de +1 o +2, x es 1 o 2, y R es un grupo hidrocarburo que tiene de 2 a 22 atomos de carbono.
8. El proceso de la reivindicacion 1, en el que la sal organica soluble en agua se anade al pigmento en partlculas en una cantidad de aproximadamente 0,1 % a aproximadamente 20 % basado en el peso del pigmento en partlculas.
9. El proceso de la reivindicacion 1, en el que el dioxido de titanio se obtiene a partir de un oxidante de un proceso de cloruro para la produccion de dioxido de titanio.
10. El proceso de la reivindicacion 9, que comprende ademas la etapa de secar el pigmento en partlculas molido en un secador de pigmento y el pH de la solucion acuosa basica de sal organica soluble en agua se anade a al menos una de una alimentacion del secador pigmento y una descarga de la secadora de pigmento, preferentemente el secador de pigmento se selecciona de un secador por pulverizador y un secador rotatorio ultrarrapido.
11. El proceso de la reivindicacion 1, que ademas comprende la etapa de: anadir un agente de recubrimiento organico hidrofobo al pigmento en partlculas molido antes, junto con, o despues de la etapa de adicion de una solucion acuosa de pH basico de una sal organica soluble en agua al pigmento en partlculas molido.
12. El proceso de la reivindicacion 1, en el que el concentrado polimerico comprende pigmento en partlculas en una cantidad de aproximadamente 65 % a aproximadamente 87 % en peso del concentrado polimerico.
13. El proceso de la reivindicacion 1, en el que la resina polimerica se selecciona del grupo que consiste en poliolefinas, cloruros de polivinilo, poliuretanos, polisulfonas, poliimidas, poliesteres y poliesteres clorados, polioxietilenos, fenolicos, resinas alquldicas, resinas amino, resinas epoxi, resinas fenoxi, resinas de acetal, y poliesti renos.
14. El proceso de la reivindicacion 1, en el que la resina polimerica comprende una poliolefina seleccionada del

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grupo que consiste en polietileno, polipropileno y polibutileno.
15. El proceso de la reivindicacion 1, en el que la resina polimerica comprende polietileno, preferentemente el concentrado polimerico comprende pigmento en partlculas en una cantidad de aproximadamente 65 % a aproximadamente 87 % en peso del concentrado polimerico.