ES2831949T3

ES2831949T3 - Pigmento de dióxido de titanio y método de fabricación

Info

Publication number: ES2831949T3
Application number: ES14767623T
Authority: ES
Inventors: Venkata Goparaju; David Marshall
Original assignee: Tronox LLC
Current assignee: Tronox LLC
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-10
Publication date: 2021-06-09
Anticipated expiration: 2034-03-10
Also published as: CA2904016A1; JP2016515156A; US9315615B2; CN105164053B; CN105164053A; MX2015012667A; CA2904016C; TWI537344B; JP6286526B2; DK2969958T3; EP2969958B1; AU2014237463B2; US20140275442A1; EP2969958A1; AU2014237463A1; TW201444919A; EP2969958A4; PL2969958T3; SI2969958T1; WO2014150128A1

Abstract

Un pigmento de dióxido de titanio (10), que comprende: una pluralidad de partículas de dióxido de titanio sometidas a tratamiento con alúmina (20), teniendo dichas partículas restos de anclaje asociados a las mismas para facilitar el anclaje de un polímero a dichas partículas, en donde dichos restos de anclaje se seleccionan del grupo que consiste en restos de hidroxilo, restos de fosfato y mezclas de los mismos; y un polímero (14) depositado sobre dichas partículas de dióxido de titanio (20) para la inhibición de la aglomeración de dichas partículas de dióxido de titanio en una formulación de recubrimiento de base acuosa (12), en donde dicha formulación de recubrimiento (12) incluye un disolvente de base acuosa y una resina, en donde la resina se selecciona del grupo que consiste en una resina acrílica, una resina acrílica de vinilo o una resina acrílica de estireno y en donde dicho polímero (14) es un copolímero que tiene grupos de anclaje hidrófilos (23) para la interacción con dichos restos de anclaje asociados a dichas partículas de dióxido de titanio (20) y grupos terminales hidrófobos (28) para la interacción con las partículas (30) de dicha resina de dicha formulación de recubrimiento (12) para formar una red (34) entre dichas partículas de dióxido de titanio (20) y dichas partículas de resina (30) en dicha formulación de recubrimiento (12) y en donde los grupos de anclaje son grupos carbonilo, hidroxilo, alcoxi o amina; y en donde dicho polímero incluye una unidad de repetición basada en poliéter y una unidad de repetición basada en poliéster, estando dicha unidad de repetición basada en poliéter y dicha unidad de repetición basada en poliéster unidas entre sí.

Description

DESCRIPCIÓN

Pigmento de dióxido de titanio y método de fabricación

Los pigmentos de dióxido de titanio se usan en relación con las formulaciones de recubrimiento (incluyendo las formulaciones de pintura y tinta), las composiciones de papel, las composiciones de polímero y otros productos. Estos pigmentos se producen, generalmente, en forma de polvo con propiedades y características específicas, dependiendo de la aplicación final.

El dióxido de titanio es un pigmento opacificante de color blanco muy eficaz. Este se puede fabricar tanto mediante el proceso de sulfato como mediante el proceso de cloruro.

En el proceso de sulfato para la fabricación de dióxido de titanio, un mineral de escoria de titanio se disuelve en ácido sulfúrico para formar sulfato de titanilo. A continuación, el sulfato de titanilo se hidroliza para formar dióxido de titanio hídrico. El dióxido de titanio hidratado se calienta en un calcinador para desarrollar cristales de dióxido de titanio a dimensiones pigmentarias.

En el proceso de cloruro para la fabricación de dióxido de titanio, un mineral de dióxido de titanio seco se alimenta a un clorador junto con coque y cloro para producir un haluro de titanio gaseoso (tal como el tetracloruro de titanio). El haluro de titanio producido se purifica y oxida en un reactor especialmente diseñado a una temperatura alta para producir partículas de dióxido de titanio que tienen un tamaño de partícula deseado. Normalmente, se añade cloruro de aluminio al haluro de titanio en el reactor de oxidación para facilitar la formación de rutilo y controlar el tamaño de partícula. A continuación, se enfrían el dióxido de titanio y los productos de reacción gaseosos y se recuperan las partículas de dióxido de titanio.

Ya sean producidas mediante el proceso de sulfato o el proceso de cloruro, las partículas de dióxido de titanio producidas se recubren normalmente con uno o más materiales inorgánicos de óxido de metal hídrico para modificar o potenciar las propiedades y características del pigmento en aplicaciones particulares. Por ejemplo, las partículas de pigmento a menudo se recubren con compuestos que funcionan para mejorar la opacidad, la estabilidad a la luz y la durabilidad del pigmento. Los ejemplos de materiales inorgánicos de óxido de metal hídrico usados para recubrir los pigmentos de dióxido de titanio incluyen alúmina y sílice.

Una propiedad principal que aporta un pigmento de dióxido de titanio a la pintura, el papel, el plástico y otros productos es el poder de cubrición. El poder de cubrición de un pigmento de dióxido de titanio se basa en la capacidad del pigmento para dispersar la luz en el producto de base (por ejemplo, una formulación de pintura) al que este se añade. La capacidad del pigmento para dispersar la luz en el producto de base al que este se añade (la "eficacia de dispersión de la luz") del pigmento depende de diversos factores, incluyendo el tamaño de partícula del pigmento, la diferencia en el índice de refracción de las partículas de pigmento y sus entornos (por ejemplo, una gran diferencia en el índice de refracción de las partículas de pigmento y el producto de base da como resultado una alta eficacia de dispersión) y la proximidad de las partículas de pigmento entre sí. Estos factores se han abordado de diversas maneras con grados variables de éxito.

Un posible problema que se asocia al uso de pigmentos de dióxido de titanio en las formulaciones de recubrimiento de base acuosa (tales como las formulaciones de pintura de base acuosa) es la tendencia de las partículas de pigmento a aglomerarse en las formulaciones de recubrimiento. La aglomeración de las partículas de pigmento en una formulación de recubrimiento de base acuosa puede afectar negativamente a las propiedades deseables del pigmento, incluyendo la opacidad, el brillo, el poder colorante y otras propiedades ópticas del pigmento.

Por ejemplo, la aglomeración de pigmento problemática en las formulaciones de pintura de base acuosa a menudo se produce después de haberse aplicado una película de pintura a un sustrato y al tiempo que se seca la película de pintura. Este fenómeno, a veces denominado acumulación óptica, puede disminuir la eficacia de dispersión de la luz de las partículas de pigmento. Por consiguiente, se puede disminuir el poder colorante del pigmento.

El problema de la aglomeración de las partículas de pigmento en una formulación de recubrimiento de base acuosa se agrava cuando el pigmento se utiliza en la formulación de recubrimiento a una concentración en volumen de pigmento ("PVC" en inglés) alta. Cuando la PVC del pigmento en la formulación de recubrimiento aumenta hasta un determinado nivel, la eficacia de dispersión de la luz del pigmento puede disminuir sustancialmente. A valores de PVC altos, las partículas de pigmento están más próximas entre sí, lo que da como resultado una superposición de las respectivas secciones transversales de dispersión de la luz de las partículas y, de ese modo, reduce la eficacia de dispersión de la luz del pigmento dispersado. Además de la eficacia de dispersión de la luz del pigmento, el efecto de acumulación óptica también puede disminuir la estabilidad a la luz, el brillo y la opacidad del pigmento.

Se han utilizado diversas técnicas en un intento de disminuir el efecto de acumulación óptica y abordar los otros problemas indicados anteriormente. Por ejemplo, las cargas y los diluyentes, tales como la arcilla, el carbonato de calcio, la alúmina y la sílice, se han añadido a las formulaciones de recubrimiento de base acuosa para distanciar las partículas de pigmento adyacentes entre sí. Se han añadido polímeros opacos de esfera hueca a las formulaciones de recubrimiento de base acuosa para crear vacíos de aire en las formulaciones que funcionan para distanciar las partículas de pigmento. Asimismo, las partículas de pigmento se han recubierto con determinados compuestos inorgánicos que funcionan para modificar las propiedades de superficie de las partículas de una manera que disuade la aglomeración de las partículas.

Aunque tales técnicas se han utilizado con grados variables de éxito, todavía existe margen de mejora.

Breve sumario de la invención

En un aspecto, la invención proporciona un pigmento de dióxido de titanio. El pigmento de dióxido de titanio comprende una pluralidad de partículas de dióxido de titanio sometidas a tratamiento con alúmina, teniendo dichas partículas restos de anclaje asociados a las mismas para facilitar el anclaje de un polímero a dichas partículas, en donde dichos restos de anclaje se seleccionan del grupo que consiste en restos de hidroxilo, restos de fosfato y mezclas de los mismos; y un polímero depositado sobre las partículas de dióxido de titanio para la inhibición de la aglomeración de las partículas de dióxido de titanio en una formulación de recubrimiento de base acuosa, en donde dicha formulación de recubrimiento incluye un disolvente de base acuosa y una resina, en donde la resina se selecciona del grupo que consiste en una resina acrílica, una resina acrílica de vinilo o una resina acrílica de estireno y en donde dicho polímero es un copolímero que tiene grupos de anclaje hidrófilos para la interacción con dichos restos de anclaje asociados a dichas partículas de dióxido de titanio y grupos terminales hidrófobos para la interacción con las partículas de dicha resina de dicha formulación de recubrimiento para formar una red entre dichas partículas de dióxido de titanio y dichas partículas de resina en dicha formulación de recubrimiento y en donde los grupos de anclaje son grupos carbonilo, hidroxilo, alcoxi o amina; y en donde dicho polímero incluye una unidad de repetición basada en poliéter y una unidad de repetición basada en poliéster, estando dicha unidad de repetición basada en poliéter y dicha unidad de repetición basada en poliéster unidas entre sí.

En otro aspecto, la invención proporciona un método de fabricación de un pigmento de dióxido de titanio. El método comprende: (a) fabricar partículas de dióxido de titanio sometidas a tratamiento con alúmina; (b) someter a tratamiento las partículas de dióxido de titanio para asociar los restos de anclaje a las partículas para facilitar el anclaje de un polímero a dichas partículas, en donde dichos restos de anclaje se seleccionan del grupo que consiste en restos de hidroxilo, restos de fosfato y mezclas de los mismos; y (c) depositar un polímero sobre las partículas de dióxido de titanio para la inhibición de la aglomeración de las partículas en una formulación de recubrimiento de base acuosa, en donde dicha formulación de recubrimiento incluye un disolvente de base acuosa y una resina, en donde la resina se selecciona del grupo que consiste en una resina acrílica, una resina acrílica de vinilo o una resina acrílica de estireno y en donde dicho polímero es un copolímero que tiene grupos de anclaje hidrófilos para la interacción con dichos restos de anclaje asociados a dichas partículas de dióxido de titanio y grupos terminales hidrófobos para la interacción con las partículas de dicha resina de dicha formulación de recubrimiento para formar una red entre dichas partículas de dióxido de titanio y dichas partículas de resina en dicha formulación de recubrimiento y en donde los grupos de anclaje son grupos carbonilo, hidroxilo, alcoxi o amina; y en donde dicho polímero incluye una unidad de repetición basada en poliéter y una unidad de repetición basada en poliéster, estando dicha unidad de repetición basada en poliéter y dicha unidad de repetición basada en poliéster unidas entre sí. Los aspectos adicionales de la invención se exponen en las reivindicaciones dependientes.

Breve descripción de los dibujos

La FIG. 1 ilustra esquemáticamente la interacción del polímero de antiaglomeración del pigmento de dióxido de titanio de la invención con las partículas de dióxido de titanio del pigmento y la resina en una formulación de recubrimiento de base acuosa.

La FIG. 2 es idéntica a la FIG. 1, con la excepción de que esta también muestra el funcionamiento del tensioactivo de pigmento 40 para potenciar la propensión del polímero de antiaglomeración a adherirse a las partículas de dióxido de titanio.

La FIG. 3A ilustra esquemáticamente una película de pintura de base acuosa que se ha aplicado a un sustrato y se ha dejado secar. La película de pintura de la FIG. 3A incluye un pigmento de dióxido de titanio que no incluye un polímero de antiaglomeración. Tal como se muestra, se ha producido una aglomeración de partículas de pigmento problemática.

La FIG. 3B también ilustra esquemáticamente una película de pintura de base acuosa que se ha aplicado a un sustrato y se ha dejado secar. La película de pintura de la FIG. 3B, sin embargo, incluye un pigmento de dióxido de titanio que comprende un polímero de antiaglomeración de acuerdo con la invención. Tal como se muestra, se ha producido una aglomeración de partículas de pigmento significativamente menor.

Descripción detallada

La invención incluye un pigmento de dióxido de titanio y un método de fabricación de un pigmento de dióxido de titanio.

Tal como se usa en el presente documento y en las reivindicaciones adjuntas, una formulación de recubrimiento de base acuosa es una formulación de recubrimiento que incluye un disolvente de base acuosa y una resina. Por ejemplo, la formulación de recubrimiento de base acuosa puede ser una formulación de pintura de base acuosa o una formulación de tinta de base acuosa. La formulación de recubrimiento de base acuosa se usa para aplicar un recubrimiento sobre un sustrato, tal como una pared de una estructura o una hoja de papel. La resina de la formulación de recubrimiento de base acuosa es la resina sintética o natural que funciona como aglutinante de la formulación de recubrimiento. La resina en la formulación de recubrimiento de base acuosa es una resina acrílica, una resina acrílica de vinilo o una resina acrílica de estireno. En una realización, la formulación de recubrimiento de base acuosa es una formulación de pintura de base acuosa.

El pigmento de dióxido de titanio de la invención comprende una pluralidad de partículas de dióxido de titanio sometidas a tratamiento con alúmina y un polímero depositado sobre las partículas de dióxido de titanio para la inhibición de la aglomeración de las partículas de dióxido de titanio en una formulación de recubrimiento de base acuosa. Tal como se usa en el presente documento y en las reivindicaciones adjuntas, a menos que se indique de otro modo, la expresión "depositado sobre las partículas de dióxido de titanio" significa que el componente objeto (por ejemplo, el polímero) se deposita directa o indirectamente sobre las partículas de dióxido de titanio.

Se puede usar cualquier tipo de partículas de dióxido de titanio como partículas de dióxido de titanio del pigmento de dióxido de titanio de la invención. Por ejemplo, las partículas de dióxido de titanio se pueden fabricar tanto mediante el proceso de sulfato como mediante el proceso de cloruro. En una realización, las partículas de dióxido de titanio son partículas de dióxido de titanio de tipo rutilo fabricadas mediante el proceso de cloruro.

Las partículas de dióxido de titanio del pigmento de dióxido de titanio de la invención contienen alúmina como parte de su estructura reticular. Por ejemplo, se puede añadir cloruro de aluminio a los reactivos como adyuvante de rutilización durante la etapa de oxidación en fase de vapor, si se usa el proceso de cloruro para fabricar el pigmento. Cuando está presente durante la reacción de oxidación, el cloruro de aluminio confiere alúmina a la estructura reticular del pigmento.

También se pueden incorporar otros componentes a las partículas de dióxido de titanio durante el proceso de fabricación de base. Por ejemplo, los óxidos inorgánicos formados durante la etapa de oxidación del proceso del cloruro se pueden incluir en el pigmento para diversos fines, tales como el control del tamaño de partícula.

Independientemente del tipo de partículas de dióxido de titanio utilizadas, las partículas tienen restos de anclaje asociados a las mismas para facilitar el anclaje del polímero a las partículas. Tal como se usa en el presente documento y en las reivindicaciones adjuntas, la indicación de que los restos de anclaje se "asocian a" las partículas de dióxido de titanio significa que los restos de anclaje se forman directamente sobre las superficies de las partículas y/o sobre la/s superficie/s de uno o más recubrimientos que se han depositado sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio. Los restos de anclaje se seleccionan del grupo que consiste en restos de hidroxilo, restos de fosfato y mezclas de los mismos. En una realización, los restos de anclaje son restos de hidroxilo.

Los restos de anclaje se pueden asociar a las partículas de dióxido de titanio de varias maneras. Por ejemplo, las partículas de dióxido de titanio se pueden digerir en una solución alcalina o ácida para formar restos de hidroxilo sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio y/o cualquier recubrimiento existente sobre las mismas.

Los restos de anclaje también se pueden asociar a las partículas de dióxido de titanio y/o cualquier recubrimiento existente sobre las mismas mediante el recubrimiento de las partículas con un recubrimiento de óxido de metal hídrico. Los restos de anclaje (restos de hidroxilo o fosfato) se confieren a las partículas de dióxido de titanio, cualquier recubrimiento existente sobre las mismas y/o el recubrimiento de óxido de metal hídrico que se forma durante el proceso de recubrimiento. Por ejemplo, la deposición de un recubrimiento de óxido de metal hídrico sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio y/o cualquier recubrimiento existente sobre las mismas forma grupos hidroxilo sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio, el/los recubrimiento/s existente/s (si está/n presente/s) y/o el recubrimiento de metal de óxido hídrico nuevo, dependiendo de si el/los recubrimiento/s existente/s (si está/n presente/s) y el recubrimiento de óxido de metal hídrico nuevo son o no continuos o parciales.

Si se forma un recubrimiento de óxido de metal hídrico continuo sobre las partículas de dióxido de titanio, los restos de anclaje que facilitan el anclaje del polímero a las partículas estarán sobre la superficie del recubrimiento. Por otro lado, si se forma un recubrimiento de óxido hídrico parcial o en parches sobre las partículas de dióxido de titanio, los restos de anclaje que facilitan el anclaje del polímero a las partículas pueden estar presentes sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio y la superficie del recubrimiento nuevo. Si ya existe uno o más recubrimientos (por ejemplo, otros recubrimientos de óxido de metal hídrico) sobre las partículas de dióxido de titanio, los restos de anclaje que facilitan el anclaje del polímero a las partículas se pueden formar sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio, el/los recubrimiento/s existente/s y/o el recubrimiento de óxido de metal hídrico nuevo, dependiendo de si el/los recubrimiento/s existente/s y el recubrimiento nuevo son o no continuos o parciales.

El polímero del pigmento de dióxido de titanio de la invención (en lo sucesivo en el presente documento, el "polímero de antiaglomeración") es un copolímero que tiene grupos de anclaje para su adhesión a los restos de anclaje asociados a las partículas de dióxido de titanio y grupos terminales hidrófobos para su adhesión a la resina de la formulación de recubrimiento. El polímero de antiaglomeración tiene un resto hidrófobo y un resto hidrófilo. Por ejemplo, el peso molecular del polímero de antiaglomeración se puede encontrar en el intervalo de aproximadamente 10 kDa a aproximadamente 70 kDa. A modo de ejemplo adicional, el peso molecular del polímero de antiaglomeración se puede encontrar en el intervalo de aproximadamente 15 kDa a aproximadamente 50 kDa. A modo de ejemplo adicional, el peso molecular del polímero de antiaglomeración se encuentra en el intervalo de aproximadamente 6 kDa a aproximadamente 100 kDa.

El polímero de antiaglomeración incluye una unidad de repetición basada en poliéter y una unidad de repetición basada en poliéster, estando la unidad de repetición basada en poliéter y la unidad de repetición basada en poliéster unidas entre sí. La unidad de repetición basada en poliéter puede ser un poliol. La unidad de repetición basada en poliéster puede ser un poliéster terminado en hidroxilo.

Los ejemplos de polioles que resultan útiles como unidad de repetición basada en poliéter incluyen polietilenglicol, trimetilolpropano, pentaeritritol, manitol y mezclas de los mismos. En una realización, la unidad de repetición basada en poliéter es polietilenglicol.

Los poliésteres terminados en hidroxilo adecuados para su uso como unidad de repetición basada en poliéster se pueden formar mediante la reacción de un poliol con un ácido dicarboxílico. En una realización, el poliol que se ha hecho reaccionar con el ácido dicarboxílico es polietilenglicol. Los ejemplos de ácidos dicarboxílicos adecuados incluyen ácido glutárico, ácido adípico, ácido azelaico y mezclas de los mismos.

En una realización, la unidad de repetición basada en poliéter y la unidad de repetición basada en poliéster están unidas entre sí mediante un enlace de uretano. Por ejemplo, el enlace de uretano es un diisocianato. A modo de ejemplo adicional, el enlace de uretano es un diisocianato alifático. Un ejemplo de un diisocianato alifático adecuado es el diisocianato de isoforona.

En una realización, los grupos terminales hidrófobos del polímero de antiaglomeración para la adhesión del polímero a la resina de la formulación de recubrimiento tienen la Fórmula general:

H-(OCH2CH2)x-O-CH2(CH2)yCH2-R (1)

en donde:

x = de 2 a 20;

y = de 5 a 10; y

R es un grupo hidrógeno o un grupo fenilo.

Por ejemplo, los grupos terminales hidrófobos pueden ser oligómeros de alquil éteres de etilenglicol. Los ejemplos de oligómeros adecuados de alquil éteres de etilenglicol incluyen dodecil éter de heptaetilenglicol, dodecil éter de dodecaetilenglicol, dodecil éter de pentadecaetilenglicol y mezclas de los mismos. En una realización, los grupos terminales hidrófobos son dodecil éter de dodecaetilenglicol.

Por ejemplo, el polímero de antiaglomeración puede comprender en el intervalo de aproximadamente el 50 % a aproximadamente el 80 % en peso de la unidad de repetición basada en poliéter, en el intervalo de aproximadamente el 5 % a aproximadamente el 40 % en peso de las unidades de repetición basadas en poliéster y en el intervalo de aproximadamente el 0,5 % a aproximadamente el 15 % en peso de los grupos terminales hidrófobos. A modo de ejemplo adicional, el polímero de antiaglomeración puede comprender en el intervalo de aproximadamente el 60 % a aproximadamente el 70 % en peso de la unidad de repetición basada en poliéter, en el intervalo de aproximadamente el 15 % a aproximadamente el 40 % en peso de las unidades de repetición basadas en poliéster y en el intervalo de aproximadamente el 2 % aproximadamente el 10 % en peso de los grupos terminales hidrófobos.

Por ejemplo, el polímero de antiaglomeración puede ser un copolímero aleatorio de poliuretanos basados en poliéter y poliuretanos basados en poliéster que tienen grupos terminales que son oligómeros de alquil éteres de etilenglicol. Los ejemplos de tales copolímeros incluyen un adipato basado en polietilenglicol con dodecil éter de heptaetilenglicol como grupos terminales, un adipato basado en polietilenglicol con dodecil éter de dodecaetilenglicol como grupos terminales y un azileato basado en polietilenglicol con dodecil éter de pentadecaetilenglicol como grupos terminales. En una realización, el polímero de antiaglomeración es un adipato basado en polietilenglicol con dodecil éter de heptaetilenglicol como grupos terminales.

Con el fin de potenciar la propensión del polímero de antiaglomeración a adherirse a las partículas de dióxido de titanio, el pigmento de dióxido de titanio de la invención también puede incluir un tensioactivo no iónico depositado sobre las partículas de dióxido de titanio. En una realización, el tensioactivo no iónico (en lo sucesivo en el presente documento, el "tensioactivo de pigmento") se deposita sobre las partículas de dióxido de titanio antes de que el polímero de antiaglomeración se deposite sobre las partículas.

Por ejemplo, el "tensioactivo de pigmento" puede ser un hidrocarburo que tenga en el intervalo de 10 a 20 átomos de carbono. En una realización, el tensioactivo de pigmento es un hidrocarburo que tiene en el intervalo de 12 a 18 átomos de carbono. Por ejemplo, el tensioactivo de pigmento puede ser un hidrocarburo que tenga en el intervalo de 15 a 18 átomos de carbono.

Por ejemplo, el tensioactivo de pigmento puede ser un hidrocarburo alifático saturado, un hidrocarburo alifático insaturado que tenga uno o más enlaces dobles, un hidrocarburo alifático insaturado que tenga una o más cadenas de hidrocarburos etoxilados o una mezcla de tales compuestos. El tensioactivo de pigmento puede incluir uno o más grupos funcionales seleccionados del grupo de aminas, amidas, carboxilatos, ésteres, hidroxilos, fosfatos, silanos, sulfonatos y tioles. En una realización, el tensioactivo de pigmento tiene un equilibrio hidrófilo-lipófilo de 10 a 18. Por ejemplo, el tensioactivo de pigmento puede tener un equilibrio hidrófilo-lipófilo de 10 a 16. A modo de ejemplo adicional, el tensioactivo de pigmento puede tener un equilibrio hidrófilo-lipófilo de 12 a 18.

Los ejemplos específicos de tensioactivos no iónicos que se pueden utilizar como tensioactivo de pigmento del pigmento de dióxido de titanio de la invención incluyen monoéter de polietilenglicol con ácido oleico; etoxilatos de alcohol; y copolímeros de bloques de polietilenglicol y polipropilenglicol. Los ejemplos de tensioactivos no iónicos disponibles en el mercado que se pueden utilizar como tensioactivo de pigmento del pigmento de dióxido de titanio de la invención incluyen ECOSURF™ LF-45 (un tensioactivo de alcoxilato de alcohol secundario no iónico comercializado por The Dow Chemical Company); PLURONIC® P-123 (un tensioactivo de copolímero de bloques no iónico difuncional que termina en grupos hidroxilo primarios comercializado por BASF Corporation); AGNIQUE® PG 9116 (un tensioactivo de alquilpoliglucósido comercializado por Cognis Corporation); ENVIROGEM® 2010 (un tensioactivo multifuncional comercializado por Air Products and Chemicals, Inc.); y CARBOWET®13-40 (un tensioactivo multifuncional comercializado por Air Products and Chemicals, Inc.).

En una realización, el tensioactivo de pigmento se deposita sobre el pigmento en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 0,1 a aproximadamente el 5 % en peso, basándose en el peso total del pigmento. Por ejemplo, el tensioactivo de pigmento se puede depositar sobre el pigmento en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 0,1 a aproximadamente el 2 % en peso, basándose en el peso total del pigmento. A modo de ejemplo adicional, el tensioactivo de pigmento se deposita sobre el pigmento en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 0,1 a aproximadamente el 0,5 % en peso, basándose en el peso total del pigmento.

En otra realización, el pigmento de dióxido de titanio de la invención también incluye uno o más materiales inorgánicos de óxido de metal hídrico depositados sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio con el fin de modificar o potenciar las propiedades y características del pigmento para aplicaciones particulares. Tal como se ha indicado anteriormente, el recubrimiento de las partículas de dióxido de titanio con uno o más óxidos de metales hídricos puede conferir al pigmento sometido a tratamiento los restos de anclaje (restos de hidroxilo y/o fosfato) que facilitan el anclaje del polímero (directa o indirectamente) a las partículas de dióxido de titanio.

Los materiales inorgánicos de óxido de metal hídrico depositados sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio con el fin de modificar o potenciar las propiedades y características del pigmento para aplicaciones particulares (en lo sucesivo en el presente documento, los "materiales de recubrimiento de pigmento") se depositan sobre los polímeros de dióxido de titanio antes que el polímero de antiaglomeración se deposite sobre los polímeros. Los ejemplos de materiales de recubrimiento de pigmento que se pueden utilizar incluyen óxidos de metal e hidróxidos de metal, tales como alúmina, fosfato de aluminio, sílice, circonia, titania y mezclas de los mismos. Por ejemplo, se pueden depositar uno o más materiales de recubrimiento de pigmento sobre las partículas de pigmento para mejorar la opacidad, la estabilidad a la luz y la durabilidad del pigmento. A modo de ejemplo adicional, se pueden usar uno o más materiales de recubrimiento de pigmento para lograr un equilibrio deseado de la opacidad del pigmento y las características de flujo. Como ejemplo adicional, se pueden usar uno o más materiales de recubrimiento de pigmento para mejorar las propiedades de humectación y dispersión del pigmento.

En una realización, se depositan uno o más materiales de recubrimiento de pigmento seleccionados del grupo de alúmina y sílice sobre las partículas de dióxido de titanio. Se puede usar sílice, por ejemplo, para conferir una resistencia mejorada a los efectos nocivos de la luz ultravioleta en las aplicaciones de uso final o para potenciar adicionalmente el poder de cubrición del pigmento. Se puede usar alúmina, por ejemplo, para garantizar un procesamiento sin problemas a través de la filtración, el secado y la molienda por energía de fluidos, así como para conferir características de dispersabilidad mejoradas al pigmento acabado en las aplicaciones de uso final.

Se puede usar dióxido de silicio (por ejemplo, un recubrimiento denso de dióxido de silicio), por ejemplo, para mejorar la durabilidad y la compatibilidad de la resina del pigmento. Se puede usar un recubrimiento de óxido de aluminio sobre la parte superior del recubrimiento de dióxido de silicio, por ejemplo, para mejorar las propiedades opacificantes y la compatibilidad de la resina en aplicaciones de pintura. El fosfato de aluminio, las sales de fosfato relacionadas y las mezclas de los mismos se pueden usar, por ejemplo, como alternativa al dióxido de silicio para proporcionar una durabilidad del pigmento mejorada. Se puede colocar un recubrimiento de óxido de aluminio sobre la parte superior del recubrimiento de fosfato de aluminio, tal como se ha analizado anteriormente.

Por ejemplo, el/los material/es de recubrimiento de pigmento se puede/n incluir en el pigmento de dióxido de titanio de la invención en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 0,5 % en peso a aproximadamente el 15 % en peso, basándose en el peso total del pigmento.

El método de la invención de fabricación de un pigmento de dióxido de titanio comprende las etapas de:

(a) fabricar partículas de dióxido de titanio sometidas a tratamiento con alúmina;

(b) someter a tratamiento dichas partículas de dióxido de titanio para asociar dichos restos de anclaje a las partículas para facilitar el anclaje de un polímero a dichas partículas, en donde dichos restos de anclaje se seleccionan del grupo que consiste en restos de hidroxilo, restos de fosfato y mezclas de los mismos; y

(c) depositar un polímero sobre las partículas de dióxido de titanio para la inhibición de la aglomeración de las partículas en una formulación de recubrimiento de base acuosa, en donde dicha formulación de recubrimiento incluye un disolvente de base acuosa y una resina, en donde la resina se selecciona del grupo que consiste en una resina acrílica, una resina vinil acrílica o una resina acrílica de estireno y en donde dicho polímero es un copolímero que tiene grupos de anclaje hidrófilos para la interacción con dichos restos de anclaje asociados a dichas partículas de dióxido de titanio y grupos terminales hidrófobos para la interacción con las partículas de dichas partículas de resina en dicha formulación de recubrimiento y en donde los grupos de anclaje son grupos carbonilo, hidroxilo, alcoxi o amina; y en donde dicho polímero incluye una unidad de repetición basada en poliéter y una unidad de repetición basada en poliéster, estando dicha unidad de repetición basada en poliéter y dicha unidad de repetición basada en poliéster unidas entre sí.

Se puede fabricar cualquier tipo de partículas de dióxido de titanio sometidas a tratamiento con alúmina de acuerdo con el método de la invención. Por ejemplo, las partículas de dióxido de titanio se pueden fabricar tanto mediante el proceso de sulfato como mediante el proceso de cloruro. En una realización, la Etapa (a) comprende la fabricación de partículas de dióxido de titanio de tipo rutilo mediante el proceso de cloruro.

Los métodos para la fabricación de partículas de dióxido de titanio mediante el proceso de sulfato y el proceso de cloruro se conocen bien por parte de aquellos expertos en la materia. Por ejemplo, en el proceso de sulfato, un mineral de escoria de titanio se disuelve en ácido sulfúrico para formar sulfato de titanilo. A continuación, el sulfato de titanilo se hidroliza para formar dióxido de titanio hídrico. El dióxido de titanio hidratado se calienta en un calcinador para desarrollar cristales de dióxido de titanio a dimensiones pigmentarias. Por ejemplo, en el proceso de cloruro, un mineral de dióxido de titanio seco se alimenta a un clorador junto con coque y cloro para producir un haluro de titanio gaseoso (tal como el tetracloruro de titanio). El haluro de titanio producido se purifica y oxida en un reactor especialmente diseñado a una temperatura alta para producir partículas de dióxido de titanio que tienen un tamaño de partícula deseado. A continuación, se enfrían el dióxido de titanio y los productos de reacción gaseosos y se recuperan las partículas de dióxido de titanio.

Por ejemplo, en el proceso de cloruro, se puede añadir cloruro de aluminio a los reactivos como adyuvante de rutilización y agente de control del tamaño de partícula junto con el haluro de titanio (por ejemplo, el tetracloruro de titanio) durante la etapa de oxidación en fase de vapor del proceso de fabricación. El cloruro de aluminio confiere alúmina a la estructura reticular del pigmento. También se pueden usar otros cooxidantes. Se pueden incluir otros óxidos de óxido de metal hídrico formados durante la etapa de oxidación en el pigmento para diversos fines, tales como el control del tamaño de partícula.

Tal como se ha analizado anteriormente, las partículas de dióxido de titanio se pueden someter a tratamiento para asociar los restos de anclaje a las partículas para facilitar el anclaje de un polímero a las partículas de varias maneras. Por ejemplo, las partículas de dióxido de titanio se pueden digerir en una solución alcalina o ácida para conferir restos de hidroxilo a las partículas. El pigmento se puede lavar posteriormente para retirar el exceso de sales formadas durante este proceso. Los restos de anclaje también se pueden asociar a las partículas de dióxido de titanio mediante el recubrimiento de las partículas con uno o más materiales inorgánicos de óxido de metal hídrico, tal como se ha analizado anteriormente y se analiza adicionalmente más adelante. Los restos de anclaje se seleccionan del grupo que consiste en restos de hidroxilo, restos de fosfato y mezclas de los mismos. En una realización, los restos de anclaje son restos de hidroxilo.

El polímero depositado sobre las partículas de dióxido de titanio de acuerdo con el método de la invención es el polímero de antiaglomeración del pigmento de dióxido de titanio de la invención, tal como se ha descrito anteriormente.

El polímero de antiaglomeración se puede depositar sobre las partículas de dióxido de titanio durante el proceso de fabricación del pigmento. Tal como se usa en el presente documento y en las reivindicaciones adjuntas, la expresión "durante el proceso de fabricación del pigmento" significa después de que se formen las partículas de dióxido de titanio de base en una planta de fabricación y antes de que las partículas de pigmento se transporten desde la planta de fabricación hasta otro destino.

El polímero de antiaglomeración se puede depositar sobre las partículas de dióxido de titanio mediante, por ejemplo, la adición de una solución del polímero (por ejemplo, una solución acuosa que contiene el 30 % en peso del polímero de antiaglomeración, basándose en el peso de la solución) a la alimentación de secador del pigmento en la etapa de secado del pigmento después de que se lave el pigmento. Tal solución de polímero también se puede añadir al pigmento antes o después de que se reduzca el tamaño de partícula del pigmento (por ejemplo, mediante micronización) hasta la distribución del tamaño de partícula deseada.

En una realización, el polímero de antiaglomeración se deposita sobre el pigmento en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 0,05 % a aproximadamente el 2 % en peso, basándose en el peso total del pigmento. Por ejemplo, el polímero de antiaglomeración se puede depositar sobre el pigmento en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 0,05 % a aproximadamente el 1 % en peso, basándose en el peso total del pigmento. A modo de ejemplo adicional, el polímero de antiaglomeración se deposita sobre el pigmento en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 0,05 % a aproximadamente el 0,5 % en peso, basándose en el peso total del pigmento.

En una realización del método de la invención, se deposita un tensioactivo no iónico sobre las partículas de dióxido de titanio para potenciar la propensión del polímero de antiaglomeración a adherirse a las partículas de dióxido de titanio. El tensioactivo no iónico depositado sobre las partículas de dióxido de titanio de acuerdo con el método de la invención es el tensioactivo de pigmento del pigmento de dióxido de titanio de la invención, tal como se ha descrito anteriormente.

El tensioactivo de pigmento también se puede depositar sobre las partículas de dióxido de titanio durante el proceso de fabricación del pigmento. Por ejemplo, el tensioactivo de pigmento se puede depositar sobre las partículas de dióxido de titanio durante el proceso de fabricación del pigmento antes de que el polímero de antiaglomeración se deposite sobre las partículas de dióxido de titanio. La deposición del tensioactivo de pigmento sobre las partículas de dióxido de titanio antes de que el polímero de antiaglomeración se deposite sobre las partículas de dióxido de titanio puede aumentar la eficacia del tensioactivo de pigmento para potenciar la propensión del polímero de antiaglomeración a adherirse a las partículas de dióxido de titanio.

El tensioactivo de pigmento se puede depositar sobre las partículas de dióxido de titanio mediante, por ejemplo, la pulverización de una solución del tensioactivo de pigmento (por ejemplo, una solución acuosa que contiene el 70 % en peso del tensioactivo de pigmento, basándose en el peso de la solución) sobre las partículas de dióxido de titanio. El tensioactivo de pigmento también se puede depositar sobre las partículas de dióxido de titanio mediante la adición de tal solución a la alimentación de secador del pigmento después de que se lave el pigmento o al pigmento antes o después de que se reduzca el tamaño de partícula del pigmento (por ejemplo, mediante micronización) hasta la distribución del tamaño de partícula deseada.

En otra realización, el método de la invención comprende, además, la etapa de depositar uno o más materiales de recubrimiento de pigmento sobre las partículas de dióxido de titanio para modificar o potenciar las propiedades y características del pigmento para aplicaciones particulares. Tal como se ha indicado anteriormente, esta etapa se puede usar para asociar los restos de anclaje (por ejemplo, los restos de hidroxilo o fosfato) a las partículas de dióxido de titanio. Los ejemplos de materiales de recubrimiento de pigmento y los usos de los mismos se han analizado anteriormente y se analizan adicionalmente más adelante.

El/los material/es de recubrimiento de pigmento también se puede/n depositar sobre las partículas de dióxido de titanio durante el proceso de fabricación del pigmento. Por ejemplo, el/los material/es de recubrimiento de pigmento se puede/n depositar sobre las partículas de dióxido de titanio durante el proceso de fabricación del pigmento antes de que el tensoactivo de pigmento (si se usa) y el polímero de antiaglomeración se depositen sobre las partículas de dióxido de titanio. El/los material/es de recubrimiento de pigmento se puede/n depositar sobre las partículas de dióxido de titanio, por ejemplo, en un proceso de precipitación in situ, tal como se describe a continuación.

Por ejemplo, el/los material/es de recubrimiento de pigmento se puede/n añadir al pigmento de dióxido de titanio en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 0,2 % en peso a aproximadamente el 20 % en peso, basándose en el peso total del pigmento. A modo de ejemplo adicional, el/los material/es de recubrimiento de pigmento se puede/n añadir al pigmento de dióxido de titanio en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 0,5 % en peso a aproximadamente el 12 % en peso, basándose en el peso total del pigmento. En una realización, el/los material/es de recubrimiento de pigmento se añade/n al pigmento de dióxido de titanio en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 1,0 % en peso a aproximadamente el 15 % en peso, basándose en el peso total del pigmento.

En una realización, el método de la invención incluye las etapas de:

(a) fabricar partículas de dióxido de titanio, tal como se ha descrito anteriormente;

(b) reducir el tamaño de partícula de las partículas de dióxido de titanio;

(c) depositar uno o más materiales de recubrimiento de pigmento sobre las partículas de dióxido de titanio, tal como se ha descrito anteriormente;

(d) recuperar las partículas de dióxido de titanio sometidas a tratamiento;

(e) lavar las partículas de dióxido de titanio sometidas a tratamiento para retirar las sales y las impurezas, de las mismas;

(f) depositar el tensioactivo de pigmento sobre las partículas de dióxido de titanio, tal como se ha descrito anteriormente;

(g) depositar el polímero de antiaglomeración sobre las partículas de dióxido de titanio, tal como se ha descrito anteriormente;

(h) secar las partículas de dióxido de titanio lavadas;

(i) reducir el tamaño de partícula de las partículas de dióxido de titanio hasta la distribución del tamaño de partícula deseada; y

(j) empaquetar el pigmento para su transporte desde la planta de fabricación hasta otro destino.

Después de que se fabriquen las partículas de dióxido de titanio de acuerdo con la Etapa (a), estas se mezclan en un medio acuoso para formar una suspensión acuosa. En los casos en los que sea necesario o se desee, se puede añadir un agente dispersante, tal como un polifosfato, a la suspensión acuosa para facilitar la distribución de las partículas de dióxido de titanio en la misma.

Por ejemplo, las partículas de dióxido de titanio se pueden añadir a la suspensión acuosa en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 5 % en peso a aproximadamente el 65 % en peso, basándose en el peso total de la suspensión. A modo de ejemplo adicional, las partículas de dióxido de titanio se añaden a la suspensión en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 15 % en peso a aproximadamente el 45 % en peso, basándose en el peso total de la suspensión. En una realización, las partículas de dióxido de titanio se añaden a la suspensión acuosa en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 25 % en peso a aproximadamente el 40 % en peso, basándose en el peso total de la suspensión.

El tamaño de partícula de las partículas de dióxido de titanio se puede reducir, a continuación, en la Etapa (b), por ejemplo, mediante un proceso de molienda en húmedo. La suspensión acuosa se muele en húmedo para lograr un tamaño de partícula predeterminado.

Tal como se ha analizado anteriormente, la deposición de uno o más materiales de recubrimiento de pigmento sobre las partículas de dióxido de titanio de acuerdo con la Etapa (c) asocia los restos de anclaje (por ejemplo, los restos de hidroxilo o fosfato) a las partículas de dióxido de titanio. Los grupos de anclaje del polímero se anclan a los restos de anclaje.

Los métodos mediante los que el/los material/es de recubrimiento de pigmento se puede/n depositar o codepositar sobre las partículas de dióxido de titanio también se conocen bien por parte de aquellos expertos en la materia. Por ejemplo, los materiales de recubrimiento de pigmento se pueden precipitar sobre las partículas de dióxido de titanio in situ en la suspensión acuosa. En tal proceso, por ejemplo, el material de recubrimiento de pigmento se puede añadir gradualmente a la suspensión acuosa como solución acuosa de sal de óxido de metal. El pH de la suspensión se puede ajustar y mantener a un nivel que provoque que se produzca una precipitación del material de recubrimiento de pigmento.

Se puede incluir una sal soluble en álcali disuelta en la solución, por ejemplo, en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 5 % en peso a aproximadamente el 40 % en peso, basándose en el peso total de la solución. Por ejemplo, la sal puede ser sodio, potasio o una mezcla de los mismos. Con el fin de controlar el pH de la suspensión, los ácidos inorgánicos fuertes, tales como el ácido clorhídrico, el ácido nítrico, el ácido sulfúrico y las sales de los mismos, se pueden usar.

En una realización, la sílice y la alúmina se depositan sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio. Por ejemplo, puede resultar ventajoso la deposición de alúmina como capa de tratamiento final sobre las partículas.

Las partículas de dióxido de titanio sometidas a tratamiento se pueden recuperar y lavar, a continuación, de acuerdo con las Etapas (d) y (e) mediante métodos conocidos por parte de aquellos expertos en la materia. Por ejemplo, las partículas se pueden recuperar mediante filtración (para formar una torta de filtración de las partículas) y lavarse usando sistemas de filtración de tipo vacío y/o tipo presión convencionales. La deposición por tratamiento en húmedo del/de los material/es de recubrimiento de pigmento sobre las partículas de dióxido de titanio (por ejemplo, sobre las partículas de dióxido de titanio molidas en húmedo) ayuda a permitir que el pigmento se recupere y se lave usando sistemas de filtración de tipo vacío y/o tipo presión convencionales.

Los métodos mediante los que el tensioactivo de pigmento se puede depositar sobre las partículas de dióxido de titanio de acuerdo con la Etapa (f) se han analizado anteriormente. A modo de ejemplo adicional, el tensioactivo de pigmento se puede añadir a una suspensión de las partículas de dióxido de titanio sometidas a tratamiento después de que las partículas se laven de acuerdo con la Etapa (e), pero antes de que las partículas se sequen y se reduzcan de tamaño de acuerdo con las Etapas (h) e (i). Como alternativa, por ejemplo, el tensioactivo de pigmento se puede añadir a las partículas de dióxido de titanio de acuerdo con la Etapa (f) después de que las partículas se sequen de acuerdo con la Etapa (h), pero antes de que las partículas se reduzcan en tamaño de acuerdo con la Etapa (i). Por ejemplo, una solución del tensioactivo de pigmento (por ejemplo, una solución acuosa que contiene el 70 % en peso del tensioactivo de pigmento, basándose en el peso de la solución) se puede pulverizar sobre las partículas de dióxido de titanio antes de la etapa de reducción del tamaño de partícula. Como alternativa adicional, por ejemplo, una solución del tensioactivo de pigmento (por ejemplo, una solución acuosa que contiene el 70 % en peso del tensioactivo de pigmento, basándose en el peso de la solución) se puede pulverizar sobre las partículas de dióxido de titanio después de que el tamaño de partícula de las partículas se reduzca de acuerdo con la Etapa (i), pero antes de que el pigmento se empaquete de acuerdo con la Etapa (j). Si el pigmento de dióxido de titanio final formado de acuerdo con el método de la invención se empaqueta en forma de suspensión, el tensioactivo de pigmento también se puede añadir durante la formación de la suspensión, tal como se describe a continuación.

Los métodos mediante los que el polímero de antiaglomeración se puede depositar sobre las partículas de dióxido de titanio de acuerdo con la Etapa (g) también se han analizado anteriormente. A modo de ejemplo adicional, el polímero de antiaglomeración se puede añadir a una suspensión de las partículas de dióxido de titanio sometidas a tratamiento después de que las partículas se laven de acuerdo con la Etapa (e), pero antes de que las partículas se sequen y se reduzcan en tamaño de acuerdo con las Etapas (h) e (i). Como alternativa, por ejemplo, el polímero de antiaglomeración se puede añadir a las partículas de dióxido de titanio de acuerdo con la Etapa (f) después de que las partículas se sequen de acuerdo con la Etapa (h), pero antes de que las partículas se reduzcan en tamaño de acuerdo con la Etapa (i). Por ejemplo, una solución del polímero de antiaglomeración (por ejemplo, una solución acuosa que contiene el 30 % en peso del polímero de antiaglomeración, basándose en el peso de la solución) se puede pulverizar sobre las partículas de dióxido de titanio antes de la etapa de reducción del tamaño de partícula. Como alternativa adicional, por ejemplo, una solución del polímero de antiaglomeración (por ejemplo, una solución acuosa que contiene el 30 % en peso del polímero de antiaglomeración, basándose en el peso de la solución) se puede pulverizar sobre las partículas de dióxido de titanio después de que el tamaño de partícula de las partículas se reduzca de acuerdo con la Etapa (i), pero antes de que el pigmento se empaquete de acuerdo con la Etapa (j). Si el pigmento de dióxido de titanio final formado de acuerdo con el método de la invención se empaqueta en forma de suspensión, el polímero de antiaglomeración también se puede añadir durante la formación de la suspensión, tal como se describe a continuación.

En una realización, el polímero de antiaglomeración se deposita sobre las partículas de dióxido de titanio después de que el tensioactivo de pigmento se deposite sobre las partículas de dióxido de titanio. En otra realización, el tensioactivo de pigmento y el polímero de antiaglomeración se añaden a las partículas de dióxido de titanio al mismo tiempo. Por ejemplo, se puede pulverizar sobre las partículas de dióxido de titanio una solución individual que contenga tanto el tensioactivo de pigmento como el polímero de antiaglomeración en las cantidades indicadas anteriormente.

El tensioactivo de pigmento y el polímero de antiaglomeración también se pueden depositar sobre las partículas de dióxido de titanio en más de una etapa. Por ejemplo, se pueden añadir soluciones del tensioactivo de pigmento y el polímero de antiaglomeración a la alimentación de secador. Después de la agitación (por ejemplo, durante 15 o 20 minutos), también se pueden pulverizar sobre el pigmento secado soluciones individuales o una solución combinada del tensioactivo de pigmento y el polímero de antiaglomeración.

Las partículas de dióxido de titanio lavadas se pueden secar de acuerdo con la Etapa (h), por ejemplo, mediante secado al vacío, secado ultrarrápido por centrifugación, secado por pulverización u otras técnicas conocidas por parte de aquellos expertos en la materia para producir un polvo de pigmento de dióxido de titanio seco. En una realización, las partículas de dióxido de titanio se secan mediante secado por pulverización de las partículas.

El tamaño de partícula de las partículas de dióxido de titanio secadas se puede reducir hasta la distribución del tamaño de partícula deseada mediante, por ejemplo, molienda en seco de las partículas. Por ejemplo, se puede usar un molino por energía de fluidos para moler en seco las partículas. Como alternativa, las partículas secadas se pueden reducir hasta la distribución del tamaño de partícula deseada mediante técnicas de micronización con vapor.

A continuación, el producto acabado se empaqueta para su transporte desde la planta de fabricación hasta otro destino. Por ejemplo, el pigmento de dióxido de titanio acabado secado y molido se puede colocar en bolsas y transportarse en las mismas. Como alternativa, se puede formar una suspensión acuosa del pigmento de dióxido de titanio acabado secado y molido que contenga la cantidad deseada de pigmento y se puede colocar y transportar en recipientes de suspensión. Por ejemplo, una suspensión de pigmento final típica puede contener en el intervalo de aproximadamente el 70 % a aproximadamente el 80 % en peso del pigmento de dióxido de titanio acabado, basándose en el peso total de la suspensión.

A continuación, con referencia a los dibujos y, particularmente, a la FIG. 1, se ilustra esquemáticamente el funcionamiento del pigmento de dióxido de titanio de la invención 10 en una formulación de recubrimiento de base acuosa 12. El polímero de antiaglomeración 14 del pigmento 10 se deposita sobre las partículas de dióxido de titanio 20 (por ejemplo, directamente sobre las partículas mediante restos de anclaje sobre las superficies de las partículas o indirectamente sobre las partículas mediante restos de anclaje sobre un recubrimiento de óxido de metal hídrico que se deposita sobre las partículas). Los grupos de anclaje 23 del polímero de antiaglomeración 14 interactúan con los restos de anclaje asociados a las partículas de dióxido de titanio y adhieren el polímero (directa o indirectamente) a las partículas de dióxido de titanio 20. Los grupos terminales hidrófobos 28 del polímero de antiaglomeración 14 interactúan con las partículas de resina 30 en la formulación de pintura de base acuosa 12 para formar una red 34 en la misma. El resultado final es que el polímero de antiaglomeración 14 del pigmento de dióxido de titanio de la invención 10 da como resultado una distribución más uniforme de las partículas de dióxido de titanio 10 en la formulación de recubrimiento de base acuosa 12.

La FIG. 2 es idéntica a la FIG. 1, con la excepción de que esta también muestra el funcionamiento del tensioactivo de pigmento 40 para potenciar la propensión del polímero de antiaglomeración 14 a adherirse (directa o indirectamente) a las partículas de dióxido de titanio 20.

La FIG. 3A ilustra una película de pintura de base acuosa 50 que se ha aplicado a un sustrato 52 y se ha dejado secar. La película de pintura 50 incluye un pigmento de dióxido de titanio 54 que no comprende un polímero de antiaglomeración. Tal como se muestra, las partículas de dióxido de titanio 56 del pigmento 54 se aglomeran entre sí en la película de pintura 50, lo que puede disminuir la eficacia de dispersión de la luz y reducir el poder colorante de las partículas de pigmento.

La FIG. 3B también ilustra una película de pintura de base acuosa 50 que se ha aplicado a un sustrato 52 y se ha dejado secar. En este caso, sin embargo, la película de pintura 50 incluye el pigmento de dióxido de titanio de la invención 10 que incluye un polímero de antiaglomeración 14. Tal como se muestra, se ha producido una menor aglomeración de las partículas de dióxido de titanio 20 del pigmento de la invención 10, lo que dará como resultado una buena eficacia de dispersión de la luz y un mayor poder colorante del pigmento.

Sin pretender quedar ligados a ninguna teoría particular de funcionamiento, se cree que la eficacia del polímero de antiaglomeración 14 del pigmento de dióxido de titanio de la invención 10 se debe a varios factores. La naturaleza y la cantidad de los grupos de anclaje del polímero 14 (por ejemplo, grupos carbonilo, hidroxilo, alcoxi o amina) permiten que el polímero se enlace eficazmente a las partículas de pigmento 20. Los grupos terminales hidrófobos forman micelas que interactúan con las superficies de las partículas de resina. La red 34 formada mediante la interacción de los grupos terminales hidrófobos 28 del polímero 14 con las partículas de resina 30 de la formulación de pintura de base acuosa 12 evita eficazmente que las partículas se aglomeren. El polímero de antiaglomeración 14 es compatible con la formulación de recubrimiento de base acuosa 12 y esta compatibilidad se extiende a lo largo de las fases finales de secado de la formulación sobre un sustrato. El peso molecular y las longitudes de las cadenas poliméricas asociadas al polímero de antiaglomeración 14 son suficientes para superar las fuerzas de atracción de van der Waals entre las partículas de dióxido de titanio, lo que ayuda a prevenir la aglomeración de las partículas. Se cree que las fuerzas tanto electrostáticas como estéricas son responsables de la estabilidad de dispersión de las partículas de pigmento en una formulación de pintura de base acuosa; sin embargo, las fuerzas estéricas pueden desempeñar una función fundamental para minimizar el efecto de amontonamiento de las partículas de pigmento durante el secado de la película de pintura.

El tensioactivo de pigmento 40 del pigmento de dióxido de titanio de la invención, cuando se utiliza el tensioactivo de pigmento, potencia la propensión del de polímero antiaglomeración 14 a adherirse (directa o indirectamente) a las partículas de dióxido de titanio 20. De nuevo, sin querer quedar ligados a ninguna teoría particular de funcionamiento, se cree que las cadenas del polímero 14 se solvatan fuertemente mediante medios acuosos, lo que evita que las cadenas colapsen sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio 20 a las que estas se anclan. El tensioactivo de pigmento potencia la humectación de las partículas de dióxido de titanio (directamente o sometidas a tratamiento con uno o más recubrimientos de óxido de metal hídrico), lo que ayuda en el anclaje del polímero al pigmento.

El hecho de que el polímero de antiaglomeración 14 y el tensioactivo de pigmento 40 (cuando se usa) se puedan depositar sobre las partículas de dióxido de titanio 20 durante el proceso de fabricación del pigmento permite que el pigmento de dióxido de titanio de la invención 10 se proporcione a y se use por parte de los fabricantes de formulaciones de recubrimiento de base acuosa en forma seca o en suspensión. La capacidad de proporcionar el pigmento acabado 10 en forma seca permite que este se añada fácilmente a las formulaciones de recubrimiento existentes sin crear problemas de compatibilidad y sin afectar negativamente a las formulaciones. Las formulaciones de recubrimiento no necesitan modificarse para adaptarse al pigmento de dióxido de titanio de la invención. Por ejemplo, un fabricante de pintura puede simplemente añadir el pigmento de dióxido de titanio de la invención 10 directamente a una formulación de pintura existente.

Debido a la inhibición de la aglomeración de partículas lograda mediante el polímero de antiaglomeración 14, el pigmento de dióxido de titanio de la invención tiene una mayor estabilidad de dispersión y eficacia de dispersión de la luz, lo que da como resultado un poder colorante aumentado. La distribución uniforme de las partículas de pigmento 20 durante el secado de una película de pintura con un amontonamiento mínimo de las partículas hace que el pigmento de la invención 10 resulte muy adecuado para su uso en relación con formulaciones de recubrimiento de base acuosa.

Debido a la inhibición de la aglomeración lograda mediante el pigmento de dióxido de titanio de la invención 10, el pigmento de dióxido de titanio de la invención resulta particularmente eficaz para su uso en pinturas de base acuosa y otras formulaciones de recubrimiento que tienen una concentración en volumen de pigmento ("PVC") relativamente alta. Debido a la proximidad de las partículas de dióxido de titanio entre sí, la aglomeración de partículas y el amontonamiento óptico pueden resultar particularmente problemáticos a PVC altas. El pigmento de dióxido de titanio de la invención ayuda a superar este problema. Por ejemplo, se pueden formar formulaciones de recubrimiento de base acuosa que tengan una PVC del 15 % y más usando el pigmento de dióxido de titanio de la invención 10 sin renunciar a la eficacia de dispersión de la luz y el poder colorante debido a la aglomeración y al amontonamiento óptico problemáticos.

La presente invención se ejemplifica mediante los siguientes Ejemplos, que se proporcionan a modo de ejemplo únicamente y no se deben considerar como limitantes de la presente invención de ninguna manera.

EJEMPLO I

Síntesis del polímero de la invención

Mediante el siguiente Ejemplo profético, se ilustra una manera en la que se puede sintetizar el polímero de antiaglomeración del pigmento de dióxido de titanio de la invención.

En primer lugar, un poliéster terminado en hidroxi se sintetiza mediante una reacción de condensación entre polietilenglicol y ácido adípico. Se colocan aproximadamente 374 gramos de etilenglicol en un matraz de tres bocas de un litro equipado con un condensador, una entrada de gas y un termómetro. El etilenglicol se calienta a aproximadamente 76 mm de Hg hasta 90 °C, en cuyo punto se añaden al matraz 69 gramos de ácido adípico. A continuación, la mezcla de reacción en el matraz se calienta hasta 200 °C. El agua formada durante la reacción se retira mediante destilación. Después de aproximadamente cinco horas, la presión en el matraz se reduce hasta 25 mm de Hg y se deja reaccionar la mezcla durante 36 horas. Se estima que el peso molecular del polímero resultante, a partir del índice de hidroxilo, es de aproximadamente 2.000.

A continuación, aproximadamente 300 mililitros de tolueno, 100 gramos de polietilenglicol (que tiene un peso molecular de aproximadamente 8.000) y 10 g del poliesterol sintetizado anteriormente se añaden a un matraz de tres bocas de un litro equipado con un condensador, una entrada de gas y un termómetro. La mezcla en el matraz se seca mediante el paso de gas de nitrógeno a través del matraz y el calentamiento del contenido del matraz hasta 100 °C. A continuación, se enfría el contenido del matraz hasta 75 °C. En este punto, 0,1 gramos de dilaurato de dibutilo, 3,4 gramos de diisocianato de isoforona y 0,09 gramos de etilendiamina se añaden al matraz y el contenido del matraz se agita durante 3 horas a 75 °C. Después de eso, se añaden al matraz 0,8 gramos de monododecil éter de heptaetilenglicol y se agita el contenido durante una hora adicional. A continuación, se enfría la mezcla y se evapora el disolvente para producir el polímero de antiaglomeración del pigmento de dióxido de titanio de la invención.

Mediante la utilización del método general anterior, se sintetizan diversas formas del polímero de antiaglomeración del pigmento de dióxido de titanio de la invención. El polímero de antiaglomeración se sintetiza con diferentes combinaciones de poliéter, poliéster y grupos terminales. Los pesos moleculares de los polímeros sintetizados se encuentran en el intervalo de aproximadamente 8.000 a aproximadamente 50.000. Los ejemplos de polímeros de antiaglomeración que se sintetizan se representan mediante las siguientes Fórmulas y Tabla:

0 0 0 0 0 0

E-C-NH-X-NH-C-(0CH2CH2)n-0-C-(CH2)m-C-(0CH2CH2)n-0-C-NH-X-NH-C-E (2)

en donde:

E tiene la siguiente Fórmula:

H-(OCH2CH2)y-O-CH2(CH2)zCH2-R (3)

en donde:

y = de 2 a 20;

z es de 5 a 10; y

R es un grupo hidrógeno o un grupo fenilo;

X es isocianato (diisocianato de isoforona);

n es de 60 a 200; y

m es de 2 a 12.

TABLA 1

El polímero de antiaglomeración del pigmento de dióxido de titanio de la invención no se limita a los Ejemplos reflejados mediante las Fórmulas (2) y (3) y la TABLA 1 anteriores. Por ejemplo, el polímero de antiaglomeración se puede formar usando diferentes combinaciones de grupos terminales (E) y ácidos dioicos (dicarboxílicos), tal como se representa en las Fórmulas (2) y (3) anteriores.

EJEMPLO II

El polímero de antiaglomeración del pigmento de dióxido de titanio de la invención se sintetizó usando el procedimiento que se describe a continuación.

ETAPA 1: formación de éster

Se cargó un matraz de tres bocas de 500 ml con 90 g de poli(etilenglicol) (Aldrich, PM de 6.000, 15 mmol), 1,095 g de ácido adípico (Aldrich, PM de 146 g/mol, 7,5 mmol) 0,022 g de ácido pTsOH para tolueno sulfónico) (Aldrich, catalizador al 2 % basado en ácido) y 160 ml de tolueno (Aldrich). El matraz se puso en un baño de aceite, conectado con una trampa Dean-Stark y un condensador de reflujo. La salida del condensador se conectó con una torre de secado para evitar la absorción de humedad del aire. El medio de reacción se calentó hasta reflujo con agitación magnética. Cuando todos los sólidos se disolvieron, la muestra se sometió a ensayo usando FTIR para determinar el espectro de partida. Esta se mantuvo a reflujo con agitación y el agua se retiró mediante destilación azeotrópica, forzando la reacción hacia la derecha. Se recogió agua de la parte inferior de la trampa Dean-Stark. Cuando ya no se retiraba por destilación más agua, esta se mantuvo a reflujo durante una hora más. La muestra se sometió a ensayo con FTIR para demostrar la formación de un grupo éster y la eliminación del grupo ácido carboxílico. La reacción se detuvo cuando no se presentó ningún ácido carboxílico detectable a partir de los espectros de FTIR. El medio de reacción final se enfrió hasta temperatura ambiente y se mantuvo para la siguiente etapa.

ETAPA 2: poliéster-poli(etilen-glicol) terminado en isocianato

El medio de reacción de la Etapa uno se calentó hasta 40-50 °C hasta que se disolvieron todos los sólidos precipitados. A continuación, se hicieron reaccionar 15,14 g del éster que se obtuvo en la Etapa 1 con diisocianato de isoforona (IPDI, densidad de 1,062, peso molecular de 222) por separado. En una atmósfera protectora de nitrógeno, se cargaron 0,555 g (0,523 ml) de IPDI (2,5 mmol) y 50 ml de tolueno en una parte del medio de reacción de la Etapa 1 en un matraz de tres bocas de 500 ml con agitación. Después de eso, se cargaron también 0,042 g (0,04 ml) de DBTDL (metal al 18 % en DBTDL, densidad de 1,05 g/ml, metal al 0,05 % sobre la resina total) usando una jeringa. Gradualmente, la temperatura se aumentó hasta 70 °C y se mantuvo a tal temperatura durante 8 horas. A continuación, se enfriaron los productos de reacción.

ETAPA 3: protecciones terminales de poliéster-poli(etileno-glicol) terminado en isocianato con monododecil éter de decaetilenglicol

A continuación, se cargaron 1,628 g de monododecil éter de decaetilen glicol (2,6 mmol, 4 % extra) y 50 ml de tolueno en un matraz de 250 ml. El posible agua residual en el mono-dodecil éter de decaetilenglicol se retiró mediante destilación azeotrópica. Se enfrió la mezcla de mono-dodecil éter de decaetilenglicol/solución de tolueno. A continuación, la mezcla se cargó en el medio de reacción de la Etapa 2 con agitación, se enjuagó con 5 ml de tolueno y se cargó de nuevo en el medio de reacción. La temperatura se aumentó gradualmente hasta 70 °C. Se caracterizó una muestra de la mezcla de reacción usando FTIR hasta que no existió ningún pico de absorción del grupo isocianato. El tolueno se extrajo del medio mediante evaporación rotativa. Se añadió agua para preparar una solución acuosa de dispersante polimérico al 25 %.

Mediante el uso del mismo procedimiento general, se sintetizaron diversos polímeros diferentes adecuados para su uso como polímero del pigmento de dióxido de titanio de la invención usando diversos ácidos dicarboxílicos y grupos terminales hidrófobos según la Tabla 1.

EJEMPLO III

Ensayo comparativo de resinas de HEUR

Varias resinas de uretano etoxilado hidrófobamente modificadas ("HEUR" en inglés) disponibles en el mercado existentes, conocidas por ser útiles como espesantes asociativos, se sometieron a ensayo para determinar si estas se podían utilizar eficazmente como polímero de antiaglomeración de un pigmento de dióxido de titanio. Las resinas de HEUR que se sometieron a ensayo se muestran en la TABLA 2, a continuación:

TABLA 2

El pigmento de dióxido de titanio utilizado en los ensayos descritos en este Ejemplo (incluyendo el pigmento convencional) fue un dióxido de titanio de tipo rutilo disponible en el mercado fabricado por Tronox LLC de acuerdo con el proceso de cloruro y comercializado en conjunto con la denominación comercial CR-826.

Se prepararon muestras tanto secas como en suspensión de un pigmento de dióxido de titanio mediante la adición de diversas cantidades del 0,1-0,5 % (en peso de TiO²) a los polímeros de HEUR anteriores. Las muestras se sometieron a ensayo mediante la medición del poder colorante (capacidad opacificante) de las muestras. El poder colorante de cada muestra se determinó como poder colorante relativo del pigmento en una pintura de látex acrílico de base acuosa. En cada ensayo, el pigmento de ensayo se comparó con un pigmento convencional para determinar el poder colorante relativo del pigmento.

En cada ensayo, la muestra de ensayo y el pigmento convencional correspondiente se incorporaron, cada uno, en una parte separada de un vehículo de látex acrílico recién preparado a una concentración en volumen de pigmento (PVC) del 22,0 %. A continuación, se aplicó una película de pintura de cada parte, una al lado de la otra, sobre una tarjeta Leneta. El brillo de las películas secadas se midió a partir de la luz reflejada a un ángulo de 60° usando un medidor de brillo. El poder colorante de la película seca se determinó como poder colorante relativo y se calculó a partir de los valores Y y el tono de tinte se determinó a partir de los valores b* medidos con un espectrofotómetro de esfera integrante. A continuación, se proporciona una composición típica de la pintura preparada a partir de resina de látex acrílico.

Acrílico de brillo exterior al 22 % de PVC

kg (libras) I (galones)

Disolvente 22,72 (50,08) 21,84 (5,77)

Dispersante 4,54 (10,01) 4,47 (1,18)

Agente humectante 2,39 (5,26) 2,38 (0,63)

Antiespumante 0,44 (0,98) 0,53 (0,14)

Agua 5,45 (12,02) 4,50 (1,19)

TiO2 113,57 (250,38) 27,63 (7,30)

Agua 12,78 (28,17) 13,52 (3,57)

Agua 18,55 (40,89) 18,55 (4,90)

Resina de látex acrílico 246,97 (544,47) 235,15 (62,12)

Biocida 0,44 (0,97) 0,42 (0,11)

Antiespumante 0,44 (0,97) 0,53 (0,14)

Coalescente 8,31 (18,32) 8,74 (2,31)

Agua 19,16 (42,25) 19,19 (5,07)

Espesante 20,56 (45,32) 20,55 (5,43)

Ajustante del pH 0,47 (1,03) 0,53 (0,14)

476,77 (1.051,10) 378,54 (100,00)

Tabla 2A. Poder colorante del pigmento en la formulación de pintura cuando se prepara con polímeros de HEUR dis onibles en el mercado

Tal como se muestra en los resultados, ninguna de las resinas de HEUR fue eficaz para aumentar el poder colorante de los pigmentos de dióxido de titanio.

Ensayos del pigmento de dióxido de titanio de la invención

El pigmento de dióxido de titanio utilizado en los ensayos descritos en los EJEMPLOS IV-VII, a continuación (incluyendo el pigmento convencional), fue un dióxido de titanio de tipo rutilo disponible en el mercado fabricado por Tronox LLC de acuerdo con el proceso de cloruro y comercializado en conjunto con la denominación comercial CR-826.

EJEMPLO IV

Preparación de las muestras de ensayo

En primer lugar, se preparó un dióxido de titanio sometido a tratamiento con alúmina que no contenía el polímero de antiaglomeración del pigmento de dióxido de titanio de la invención (muestra de ensayo comparativa 4).

Aproximadamente 1.500 gramos de pigmento de dióxido de titanio en bruto se dispersaron en agua en presencia del 0,10 % en peso (basándose en el peso del pigmento) de dispersante de hexametafosfato de sodio, junto con una cantidad suficiente de hidróxido de sodio para ajustar el pH de la suspensión hasta un valor de 9,5 o mayor. Esto dio como resultado la formación de una suspensión acuosa que contenía aproximadamente el 35 % en peso, basándose en el peso total de la suspensión, de partículas de dióxido de titanio.

A continuación, la suspensión de pigmento se molió con arena usando arena de circonio a una relación en peso de arena de circonio respecto a pigmento de 4:1, hasta que se logró un tamaño de partícula promedio en volumen, en donde más del 90 % de las partículas eran menores de 0,63 micrómetros, tal como se determinó utilizando un analizador de tamaño de partícula Microtrac X100 (Microtrac Inc., Montgomeryville, PA).

A continuación, se diluyó la suspensión que tenía una concentración de dióxido de titanio de aproximadamente el 30 % en peso, basándose en el peso total de la suspensión, y se calentó hasta 75 °C. A continuación, la suspensión se sometió a tratamiento con el 3,0 % en peso, calculado como sílice en peso de pigmento final, de silicato de sodio mediante la adición del silicato de sodio durante 20 minutos como solución acuosa de silicato de sodio de 250 gramos/litro (SiO²:Na²O = 3,5). Al tiempo que se mantenía la temperatura a 75 °C, el pH de la suspensión se redujo lentamente hasta un pH = 5,5 durante un período de 55 minutos mediante la adición lenta de una solución acuosa de ácido sulfúrico al 36 % en peso. Después de un período de digestión de 15 minutos a un pH = 7, el 2,0 % de alúmina, en peso de pigmento final, se añadió durante 20 minutos como solución acuosa de aluminato de sodio de 180 gramos/litro, al tiempo que se mantenía el pH de la suspensión entre un valor de 7 y 8,0 mediante la adición concomitante de una solución acuosa de ácido sulfúrico al 36 %.

Se dejó que la dispersión se equilibrara a 75 °C durante 15 minutos, en cuyo punto el pH de la suspensión se reajustó hasta 5,5, según fue necesario. En este punto, la suspensión se filtró mientras aún estaba caliente. La torta de filtración resultante se lavó con una cantidad de agua, que se había calentado previamente hasta 60 °C, igual a 1,5 veces el peso estimado del pigmento recuperado.

La torta de filtración semisólida lavada se volvió a dispersar posteriormente en agua con agitación y se secó usando un secador por pulverización APV Nordic PSD52 (Invensys a Pv Silkeborg, Dinamarca), manteniendo una temperatura de entrada del secador de aproximadamente 280 °C, para producir un polvo de pigmento seco. A continuación, el polvo de pigmento seco se micronizó con vapor en presencia del 0,35 % en peso, basándose en el peso total del pigmento, de trimetilolpropano, utilizando una relación en peso de vapor respecto a pigmento de 1,8, con una presión del inyector de vapor establecida en 1.007 kPa (146 psi) y una presión del anillo de micronizador establecida en 814 kPa (118 psi).

Mediante las etapas anteriores, se fabricó un pigmento de dióxido de titanio sometido a tratamiento en seco (muestra de ensayo comparativa 4) que tenía un recubrimiento de sílice denso y un recubrimiento de alúmina depositado sobre el mismo en dos etapas secuenciales de tratamiento en húmedo. La cantidad de alúmina depositada sobre el pigmento en la etapa de tratamiento en húmedo fue del 2,0 % en peso, basándose en el peso total del pigmento. La cantidad de sílice depositada sobre el pigmento en la etapa de tratamiento en húmedo fue del 3,0 % en peso, basándose en el peso total del pigmento.

A continuación, se preparó una primera muestra del pigmento de dióxido de titanio de la invención (muestra de ensayo de la invención 4A) utilizando el mismo procedimiento descrito anteriormente, con la excepción de que el polímero de antiaglomeración se añadió al pigmento después de la etapa de micronización con vapor. El polímero de antiaglomeración usado fue adipato basado en polietilenglicol con dodecil éter de heptaetilenglicol como grupos terminales, que es el polímero n.° 3 en la TABLA 1 anterior. Este polímero comprende aproximadamente el 60 % en peso de una unidad de repetición basada en poliéter, el 35 % en peso de una unidad de repetición basada en poliéster y el 5 % en peso de grupos terminales hidrófobos, basándose en el peso total del polímero. El polímero tiene un peso molecular de aproximadamente 1.200.

El polímero de antiaglomeración se añadió al pigmento sometido a tratamiento en una cantidad del 0,1 % en peso, basándose en el peso del dióxido de titanio en la muestra.

A continuación, se preparó una segunda muestra del pigmento de dióxido de titanio de la invención (muestra de ensayo de la invención 4B) utilizando el mismo pigmento, polímero y procedimiento que los descritos anteriormente en relación con la primera muestra del pigmento de dióxido de titanio de la invención, con la excepción de que, en esta muestra, antes de la adición del polímero al pigmento, se añadió un tensioactivo no iónico a la alimentación de secador antes del secado, pero después del lavado de las partículas de dióxido de titanio. El tensioactivo no iónico utilizado fue ECOSURF™ LF-45 (un tensioactivo de alcoxilato de alcohol secundario no iónico comercializado por The Dow Chemical Company). Este tensioactivo tenía un valor de equilibrio hidrófilo-lipófilo (HLB) de 13. El tensioactivo no iónico se añadió al pigmento en una cantidad del 0,2 % en peso, basándose en el peso de las partículas de dióxido de titanio.

Medición del poder colorante

La muestra de ensayo comparativa 4 y las muestras de ensayo de la invención 4A y 4B, cada una, una muestra de pigmento seco, se sometieron a ensayo, a continuación, mediante la medición del poder colorante (capacidad opacificante) de las muestras. El poder colorante de cada muestra se determinó como poder colorante relativo del pigmento en una pintura de látex acrílico de base acuosa. En cada ensayo, el pigmento de ensayo se comparó con un pigmento convencional para determinar el poder colorante relativo del pigmento.

Acrílico de brillo exterior al 22 % de PVC

kg (libras) I (galones)

Disolvente 22,72 (50,08) 21,84 (5,77)

Dispersante 4,54 (10,01) 4,47 (1,18)

Agente humectante 2,39 (5,26) 2,38 (0,63)

Antiespumante 0,44 (0,98) 0,53 (0,14)

Agua 5,45 (12,02) 4,50 (1,19)

TiO2 113,57 (250,38) 27,63 (7,30)

Agua 12,78 (28,17) 13,52 (3,57)

Agua 18,55 (40,89) 18,55 (4,90)

Resina de látex acrílico 246,97 (544,47) 235,15 (62,12)

Biocida 0,44 (0,97) 0,42 (0,11)

Antiespumante 0,44 (0,97) 0,53 (0,14)

Coalescente 8,31 (18,32) 8,74 (2,31)

Agua 19,16 (42,25) 19,19 (5,07)

Espesante 20,56 (45,32) 20,55 (5,43)

Ajustante del pH 0,47 (1,03) 0,53 (0,14)

476,77 (1.051,10) 378,54 (100,00)

Los resultados de los ensayos se muestran en la TABLA 3, a continuación:

TABLA 3

La TABLA 3 ilustra que el pigmento de dióxido de titanio de la invención presenta un aumento sustancial en cuanto al poder colorante, en comparación con el mismo pigmento sin el polímero de antiaglomeración. La TABLA 3 también muestra que la deposición de un tensioactivo no iónico sobre las partículas de dióxido de titanio aumenta el poder colorante del pigmento hasta un nivel incluso mayor.

EJEMPLO V

En este Ejemplo, se repitieron los mismos ensayos de poder colorante en el mismo pigmento de dióxido de titanio sometido a tratamiento comparativo (muestra de ensayo comparativa 4) y las muestras del pigmento de dióxido de titanio de la invención (muestras de ensayo de la invención 4A y 4B) sometidas a ensayo en el EJEMPLO III, con la excepción de que, en estos ensayos, las muestras de pigmento (muestra de ensayo comparativa 5 y muestras de ensayo de la invención 5A y 5B) se sometieron a ensayo en forma de suspensión, en comparación con la forma seca.

Las muestras de ensayo se prepararon usando los mismos componentes y de la misma manera que la que se expone en el EJEMPLO III. De manera similar, los ensayos de poder colorante se llevaron a cabo usando el mismo procedimiento que el expuesto en el EJEMPLO III. Sin embargo, antes de la adición de las muestras de pigmento (y muestras de pigmento convencionales) a las formulaciones de pintura, las muestras se incorporaron en suspensiones acuosas. A continuación, se añadieron las suspensiones acuosas de pigmento a las formulaciones de pintura.

Cada suspensión de ensayo se preparó mediante la adición, en primer lugar, del polímero de antiaglomeración al agua. A continuación, se añadieron a la suspensión el pigmento de dióxido de titanio y, a continuación, un dispersante de polielectrolito. La suspensión se trituró a alta velocidad durante 10 minutos. La cantidad de pigmento en cada suspensión fue de aproximadamente el 77 % en peso, basándose en el peso total de la suspensión.

Los resultados de los ensayos se muestran en la TABLA 4, a continuación:

TABLA 4

T al como se muestra en la TABLA 4, se lograron los mismos resultados mediante el pigmento de dióxido de titanio de la invención, aunque el pigmento se añadió a la formulación de pintura en forma de suspensión.

EJEMPLO VI

En este Ejemplo, se prepararon las mismas muestras de ensayo de pigmento de dióxido de titanio preparadas de acuerdo con el EJEMPLO III, con la excepción de que, en estas muestras, el polímero de antiaglomeración utilizado fue un adipato basado en polietilenglicol con dodecil éter de dodecilenglicol como grupos terminales en lugar de un adipato basado en polietilenglicol con dodecil éter de heptaetilenglicol como grupos terminales. El adipato basado en polietilenglicol con dodecil éter de dodecaetilenglicol como grupos terminales es el polímero n.° 6 en la TABLA 1 anterior. Este polímero comprende aproximadamente el 65 % en peso de una unidad de repetición basada en poliéter, el 30 % en peso de una unidad de repetición basada en poliéster y el 5 % en peso de grupos terminales hidrófobos, basándose en el peso total del polímero. El polímero tiene un peso molecular de aproximadamente 15.000.

El tensioactivo no iónico usado para formar la muestra de ensayo de la invención 3B también se usó para preparar la muestra de ensayo correspondiente en este Ejemplo; sin embargo, en este Ejemplo, el tensioactivo no iónico se añadió junto con el polímero de antiaglomeración durante la etapa posterior a la micronización.

A continuación, se llevaron a cabo los mismos ensayos de poder colorante llevados a cabo en el pigmento de dióxido de titanio sometido a tratamiento comparativo (muestra de ensayo comparativa 4) y las muestras del pigmento de dióxido de titanio de la invención (muestras de ensayo de la invención 4A y 4B) en estas muestras de ensayo (muestra de ensayo comparativa 6 y muestras de ensayo de la invención 6A y 6B). Los resultados de los ensayos se exponen a continuación:

TABLA 5

La TABLA 5 ilustra que el pigmento de dióxido de titanio de la invención presenta un aumento sustancial en cuanto al poder colorante, en comparación con el mismo pigmento sin el polímero de antiaglomeración. La TABLA 5 también muestra que la deposición de un tensioactivo no iónico sobre las partículas de dióxido de titanio aumenta el poder colorante del pigmento hasta un nivel incluso mayor.

EJEMPLO VII

En este Ejemplo, se repitieron los mismos ensayos de poder colorante en el mismo pigmento de dióxido de titanio sometido a tratamiento comparativo (muestra de ensayo comparativa 6) y las muestras del pigmento de dióxido de titanio de la invención (muestras de ensayo de la invención 6A y 6B) sometidas a ensayo en el EJEMPLO V, con la excepción de que, en estos ensayos, las muestras de pigmento (muestra de ensayo comparativa 7 y muestras de ensayo de la invención 7A y 7B) se sometieron a ensayo en forma de suspensión, en comparación con la forma seca.

Las muestras de ensayo se prepararon usando los mismos componentes y de la misma manera que la que se expone en el EJEMPLO V. De manera similar, los ensayos de poder colorante se llevaron a cabo usando el mismo procedimiento que el expuesto en el EJEMPLO V. Sin embargo, antes de la adición de las muestras de pigmento (y muestras de pigmento convencionales) a las formulaciones de pintura, las muestras se incorporaron en suspensiones acuosas. A continuación, se añadieron las suspensiones acuosas de pigmento a las formulaciones de pintura.

Cada suspensión de ensayo se preparó mediante la adición, en primer lugar, del tensioactivo no iónico y el polímero de antiaglomeración al agua. A continuación, se añadieron a la suspensión el pigmento de dióxido de titanio y, a continuación, un dispersante de hexametafosfato de sodio. La suspensión se trituró a alta velocidad durante 10 minutos. La cantidad de pigmento en cada suspensión fue de aproximadamente el 77 % en peso, basándose en el peso total de la suspensión.

Los resultados de los ensayos se muestran en la TABLA 6, a continuación:

TABLA 6

T al como se muestra en la TABLA 6, se lograron los mismos resultados mediante el pigmento de dióxido de titanio de la invención formado usando el polímero de antiaglomeración descrito en el EJEMPLO V, aunque el pigmento se añadió a la formulación de pintura en forma de suspensión.

EJEMPLO VIII

Preparación de las muestras de ensayo

El pigmento de dióxido de titanio utilizado en este Ejemplo (incluyendo el pigmento convencional) fue un dióxido de titanio de tipo rutilo disponible en el mercado fabricado por Tronox LLC de acuerdo con el proceso de cloruro y comercializado en conjunto con la denominación comercial CR-828.

En primer lugar, se preparó un dióxido de titanio sometido a tratamiento con alúmina que no contenía el polímero de antiaglomeración del pigmento de dióxido de titanio de la invención (muestra de ensayo comparativa 3).

Aproximadamente 1.500 gramos de pigmento de dióxido de titanio en bruto se dispersaron en agua en presencia del 0,1 % en peso (basado en el peso del pigmento) de dispersante de hexametafosfato de sodio, junto con una cantidad suficiente de hidróxido de sodio para ajustar el pH de la suspensión hasta un valor mínimo de 9,5. Esto dio como resultado la formación de una suspensión acuosa que contenía aproximadamente el 35 % en peso, basándose en el peso total de la suspensión, de partículas de dióxido de titanio.

A continuación, la mezcla se calentó hasta 70 °C, se acidificó hasta un pH de aproximadamente 4-5,0 usando ácido sulfúrico concentrado y, a continuación, se sometió a tratamiento con circonia. La cantidad total de circonia añadida a la suspensión fue del 0,25 % en peso, basándose en el peso del dióxido de titanio en la suspensión. La circonia se añadió rápidamente como solución acuosa de oxicloruro de circonio de 200 gramos/litro, durante un período de cinco minutos.

Después de la adición del oxicloruro de circonio, la suspensión se mantuvo a 70 °C, se ajustó hasta un pH de 8,0 usando una solución de aluminato de sodio y, a continuación, se sometió a tratamiento con alúmina. La cantidad total de alúmina añadida a la suspensión fue del 2,8 % en peso, basándose en el peso del dióxido de titanio en la suspensión. La alúmina se añadió como solución acuosa de aluminato de sodio de 357 gramos/litro durante un período de quince minutos. Durante la adición de la solución de aluminato de sodio, el pH de la suspensión se mantuvo entre un valor de 8,0 y 8,5 mediante la adición de ácido sulfúrico. Después de la adición de la solución de aluminato de sodio, se dejó digerir la suspensión durante 15 minutos a 70 °C.

A continuación, se filtró la dispersión mientras estaba caliente. El filtrado resultante se lavó con una cantidad de agua, que se había calentado previamente hasta 60 °C. La torta de filtración semisólida lavada se secó usando un secador por pulverización APV Nordic PSD52 (Invensys APV, Silkeborg, Dinamarca), manteniendo una temperatura de entrada del secador de aproximadamente 280 °C, para producir un polvo de pigmento seco. A continuación, el polvo de pigmento seco se micronizó con vapor en presencia del 0,35 % en peso, basándose en el peso del dióxido de titanio, de trimetilolpropano, utilizando una relación en peso de vapor respecto a pigmento de 1,8, con una presión del inyector de vapor establecida en 1.007 kPa (146 psi) y una presión del anillo de micronizador establecida en 814 kPa (118 psi).

Mediante las etapas anteriores, se fabricó un pigmento de dióxido de titanio sometido a tratamiento en seco (muestra de ensayo comparativa 7) que tenía un recubrimiento de circonia y un recubrimiento de alúmina depositado sobre el mismo en dos etapas secuenciales de tratamiento en húmedo. La cantidad de circonia depositada sobre el pigmento en la etapa de tratamiento húmedo fue del 0,25 % en peso, basándose en el peso total del pigmento. La cantidad de alúmina depositada sobre el pigmento en la etapa de tratamiento en húmedo fue del 2,8 % en peso, basándose en el peso total del pigmento.

A continuación, se preparó una primera muestra del pigmento de dióxido de titanio de la invención (muestra de ensayo de la invención 8A) utilizando el mismo procedimiento descrito anteriormente, con la excepción de que el polímero de antiaglomeración se añadió al pigmento después de la etapa de micronización con vapor. El polímero de antiaglomeración usado fue adipato basado en polietilenglicol con dodecil éter de heptaetilenglicol como grupos terminales, que es el polímero n.° 3 en la TABLA 1 anterior. Este polímero comprende aproximadamente el 60 % en peso de una unidad de repetición basada en poliéter, el 35 % en peso de una unidad de repetición basada en poliéster y el 5 % en peso de grupos terminales hidrófobos, basándose en el peso total del polímero. El polímero tiene un peso molecular de aproximadamente 12.000.

A continuación, se preparó una segunda muestra del pigmento de dióxido de titanio de la invención (muestra de ensayo de la invención 8B) utilizando el mismo pigmento, polímero y procedimiento que los descritos anteriormente en relación con la primera muestra del pigmento de dióxido de titanio de la invención, con la excepción de que, en esta muestra, antes de la adición del polímero al pigmento, se añadió un tensioactivo no iónico a la alimentación de secador (después del lavado, pero antes del secado) de las partículas de dióxido de titanio. El tensioactivo no iónico utilizado fue ENVIROGEM® 2010 (un tensioactivo multifuncional comercializado por Air Products and Chemicals, Inc.). El tensioactivo tenía un valor de equilibrio hidrófilo-lipófilo (HLB) de 13. El tensioactivo no iónico se añadió al pigmento en una cantidad del 0,2 % en peso, basándose en el peso de las partículas de dióxido de titanio en la muestra.

Medición del poder colorante

La muestra de ensayo comparativa 8 y las muestras de ensayo de la invención 8A y 8B, cada una, una muestra de pigmento seco, se sometieron a ensayo, a continuación, mediante la medición del poder colorante (capacidad opacificante) de las muestras. El poder colorante de cada muestra se determinó como poder colorante relativo del pigmento en una pintura de látex acrílico de base acuosa. En cada ensayo, el pigmento de ensayo se comparó con un pigmento convencional para determinar el poder colorante relativo del pigmento.

En cada ensayo, la muestra de ensayo y el pigmento convencional correspondiente se incorporaron, cada uno, en una parte separada de un vehículo de látex acrílico recién preparado a una concentración en volumen de pigmento (PVC) del 22,0 %. A continuación, se aplicó una película de pintura de cada parte, una al lado de la otra, sobre una tarjeta Leneta. El brillo de las películas secadas se midió a partir de la luz reflejada a un ángulo de 60° usando un medidor de brillo. El poder colorante de la película seca se determinó como poder colorante relativo y se calculó a partir de los valores Y y el tono de tinte se determinó a partir de los valores b* medidos con un espectrofotómetro de esfera integrante.

A continuación, se proporciona una composición típica de la pintura preparada a partir de resina de látex acrílico.

Acrílico de brillo exterior al 22 % de PVC

kg (libras) I (galones)

Disolvente 22,72 (50,08) 21,84 (5,77)

Dispersante 4,54 (10,01) 4,47 (1,18)

Agente humectante 2,39 (5,26) 2,38 (0,63)

Antiespumante 0,44 (0,98) 0,53 (0,14)

Agua 5,45 (12,02) 4,50 (1,19)

TiO2 113,57 (250,38) 27,63 (7,30)

Agua 12,78 (28,17) 9,73 (2,57)

(continuación)

kg (libras) I (galones)

Agua 18.55 (40,89) 18.55 (4,90)

Resina de látex acrílico 246,97 (544,47) 235,15 (62,12)

Biocida 0,44 (0,97) 0,42 (0,11)

Antiespumante 0,44 (0,97) 0,53 (0,14)

Coalescente 8,31 (18,32) 8,74 (2,31)

Agua 19,16 (42,25) 19,19 (5,07)

Espesante 20.56 (45,32) 20.55 (5,43)

Ajustante del pH 0,47 (1,03) 0,53 (0,14)

476,77 (1051,10) 378,54 (100,00)

Los resultados de los ensayos se muestran en la TABLA 7, a continuación:

TABLA 7

La TABLA 7 ilustra que el pigmento de dióxido de titanio de la invención presenta un aumento sustancial en cuanto al poder colorante, en comparación con el mismo pigmento sin el polímero de antiaglomeración. La TABLA 7 también muestra que la deposición de un tensioactivo no iónico sobre las partículas de dióxido de titanio aumenta el poder colorante del pigmento hasta un nivel incluso mayor.

EJEMPLO IX

El pigmento de dióxido de titanio utilizado en los ensayos descritos en este Ejemplo fue un dióxido de titanio de tipo rutilo disponible en el mercado fabricado por Tronox LLC de acuerdo con el proceso de cloruro y comercializado en conjunto con la denominación comercial CR-813.

Preparación de las muestras de ensayo

En primer lugar, se preparó un dióxido de titanio sometido a tratamiento con alúmina que no contenía el polímero de antiaglomeración del pigmento de dióxido de titanio de la invención (muestra de ensayo comparativa 9).

Aproximadamente 1.500 gramos de pigmento de dióxido de titanio en bruto se dispersaron en agua en presencia del 0,15 % en peso (basado en el peso del pigmento) de dispersante de hexametafosfato de sodio, junto con una cantidad suficiente de hidróxido de sodio para ajustar el pH de la suspensión hasta un valor de 9,5 o mayor. Esto dio como resultado la formación de una suspensión acuosa que contenía aproximadamente el 35 % en peso, basándose en el peso total de la suspensión, de partículas de dióxido de titanio.

A continuación, la suspensión de pigmento se molió con arena usando arena de circonio a una relación en peso de arena de circonio respecto a pigmento de 4:1, hasta que se logró un tamaño de partícula promedio en volumen, en donde más del 70 % de las partículas eran menores de 0,63 micrómetros, tal como se determinó utilizando un analizador de tamaño de partícula Microtrac X100 (Microtrac Inc., Montgomeryville, PA).

A continuación, la suspensión se calentó hasta 70 °C. El pH de la suspensión se ajustó hasta 1,5 y la suspensión se dejó digerir durante 15 minutos con el fin de crear sitios de anclaje en las partículas de pigmento para ayudar a la formación de recubrimientos de óxido de metal hídrico sobre las mismas.

Después de que se dejara digerir la suspensión acuosa durante 15 minutos, se añadieron 400 ml de silicato de sodio a la suspensión acuosa, lo que provocó la precipitación de un recubrimiento de partículas de sílice sobre las partículas de pigmento de base. A continuación, se aumentó el pH hasta 4,5 y se mantuvo a este nivel.

Después de eso, se aumentó el pH de la suspensión acuosa hasta 11 mediante la adición de 90 ml de aluminato de sodio. A continuación, se ajustó el pH de la suspensión hasta menos de 5 y se dejó digerir la suspensión durante 15 minutos adicionales con el fin de permitir que se estabilizara el pH de la suspensión.

A continuación, la suspensión se filtró para recuperar el pigmento recubierto de la misma y el pigmento recubierto se lavó para retirar las sales solubles del mismo. La torta de filtración resultante se secó en un horno. A continuación, el polvo de pigmento seco se micronizó con vapor en presencia del 0,15 % en peso, basándose en el peso del pigmento, de trimetilolpropano, utilizando una relación en peso de vapor respecto a pigmento de 1:5, con una presión del inyector de vapor establecida en 1.007 kPa (146 psi) y una presión del anillo de micronizador establecida en 814 kPa (118 psi), completando la preparación de pigmento acabado.

Mediante las etapas anteriores, se fabricó un pigmento de dióxido de titanio sometido a tratamiento en seco (muestra de ensayo comparativa 9) que tenía un recubrimiento de sílice esponjoso y un recubrimiento de alúmina depositado sobre el mismo en dos etapas secuenciales de tratamiento en húmedo. La cantidad de sílice depositada sobre el pigmento en la etapa de tratamiento en húmedo fue del 8 % en peso, basándose en el peso total del pigmento. La cantidad de alúmina depositada sobre el pigmento en la etapa de tratamiento en húmedo fue del 4 % en peso, basándose en el peso total del pigmento.

A continuación, se preparó una muestra del pigmento de dióxido de titanio de la invención (muestra de ensayo de la invención 9A) utilizando el mismo procedimiento descrito anteriormente, con la excepción de que el polímero de antiaglomeración se añadió al pigmento después de la etapa de micronización con vapor. El polímero de antiaglomeración usado fue adipato basado en polietilenglicol con dodecil éter de heptaetilenglicol como grupos terminales, que es el polímero n.° 3 en la TABLA 1 anterior. Este polímero comprende aproximadamente el 60 % en peso de una unidad de repetición basada en poliéter, el 35 % en peso de una unidad de repetición basada en poliéster y el 5 % en peso de grupos terminales hidrófobos, basándose en el peso total del polímero. El polímero tiene un peso molecular de aproximadamente 12.000.

Medición del poder colorante y el tono de tinte

El poder colorante y el tono de tinte se midieron usando una formulación de emulsión de látex (plano) al 60 % de PVC (concentración en volumen de pigmento) teñida con negro de carbón. La PVC de la pintura estaba por encima de la CPVC (concentración en volumen de pigmento crítica) en este sistema. Se prepararon una muestra y un pigmento convencional en formulaciones idénticas.

A continuación, ambas pinturas se dispusieron una al lado de la otra sobre una tarjeta Leneta. Los valores CIE L* y b* de las pinturas secadas se midieron usando un espectrofotómetro de esfera integrante y estos valores se usaron para calcular el poder colorante y el tonto de tinte.

El poder colorante se calculó usando la ecuación de Kubelka Munk, donde:

donde: K = absorbancia del pigmento de negro de carbón

S = dispersión del pigmento de dióxido de titanio

El tono de tinte se calculó de la siguiente manera:

Tono de tinte b^ues râ bconvencional Valor asignado,

La composición de la pintura se muestra a continuación:

Látex plano al 60 % de PVC

kg (libras) I (galones)

Agua 45,4 (100,0) 45,42 (12,00)

Espesante 45,4 (100,0) 45,42 (12,00)

Agente fluidificante 0,7 (1,5) 0,57 (0,15)

Dispersante 3,2 (7,0) 2,84 (0,75)

Agente humectante 0,9 (2,0) 0,95 (0,25)

Disolvente 10,4 (23,0) 9,46 (2,50)

Antiespumante 0,5 (1,0) 0,45 (0,12)

Biocida 0,7 (1,5) 0,57 (0,15)

(continuación)

kg (libras) I (galones)

TiO2 68,0 (150,0) 17,75 (4,69)

Arcilla china 34,0 (75,0) 12,95 (3,42)

Arcilla de caolina 34,0 (75,0) 13,21 (3,49)

Blanqueante de Cal 68,0 (150,0) 25,25 (6,67)

Coalescente 2,7 (6,0) 2,88 (0,76)

Agua 45,4 (100,0) 45,42 (12,00)

Espesante 60,3 (133,0) 60,45 (15,97)

Antiespumante 0,5 (1,0) 0,45 (0,12)

Látex acrílico de vinilo 102,5 (226,0 94,64 (25,00)

Total 522,5 (1152,0) 378,69 (100,04)

La mancha de tinta se midió usando una disposición sin teñir de la misma pintura usada en el ensayo de poder colorante. El CIE L* de la película secada se midió usando un espectrofotómetro de esfera integrante. Se aplicó una disposición de tinta de 0,0254 mm (1,0 mil) a la película de pintura y se dejó penetrar durante 2 minutos. A continuación, se retiró la tinta mediante frotado vigoroso con un disolvente basado en nafta y se leyó de nuevo el valor CIE L*.

A continuación, el valor de la mancha de tinta se calculó de la siguiente manera:

^* Mancha de tinta = L_{a n tes de la t in ta}- L *

después de la t i n ta ’

La absorción de aceite se midió usando un método de retirada por frotación con espátula similar a la ASTM D281-95. La única variación del método de la ASTM fue el uso de 5 gramos de pigmento tanto en el ensayo como en los cálculos, de modo que se sigue indicando el resultado en gramos de aceite requeridos para humedecer 100 gramos de pigmento.

Los datos del ensayo se proporcionan en la TABLA 8, junto con los resultados comparativos de dos muestras de pigmento acabadas. La primera muestra se preparó utilizando el mismo procedimiento descrito anteriormente. La muestra de ensayo de la invención se preparó mediante la adición del 0,1 % del polímero de antiaglomeración (n.° 3 de la TABLA 1) (en peso de TO ²) en la etapa posterior a la micronización. En este Ejemplo no se añadió tensioactivo.

TABLA 8

La TABLA 8 ilustra que el pigmento de dióxido de titanio de la invención presenta un aumento sustancial en cuanto al poder colorante, en comparación con el mismo pigmento sin el polímero de antiaglomeración. La TABLA 8 también muestra que el polímero de antiaglomeración funciona bien con un pigmento de calidad plana similar al pigmento de calidad de esmalte.

Por tanto, la presente invención se adapta bien para llevar a cabo los objetos y lograr los fines y las ventajas mencionados.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un pigmento de dióxido de titanio (10), que comprende:

una pluralidad de partículas de dióxido de titanio sometidas a tratamiento con alúmina (20), teniendo dichas partículas restos de anclaje asociados a las mismas para facilitar el anclaje de un polímero a dichas partículas, en donde dichos restos de anclaje se seleccionan del grupo que consiste en restos de hidroxilo, restos de fosfato y mezclas de los mismos; y

un polímero (14) depositado sobre dichas partículas de dióxido de titanio (20) para la inhibición de la aglomeración de dichas partículas de dióxido de titanio en una formulación de recubrimiento de base acuosa (12), en donde dicha formulación de recubrimiento (12) incluye un disolvente de base acuosa y una resina, en donde la resina se selecciona del grupo que consiste en una resina acrílica, una resina acrílica de vinilo o una resina acrílica de estireno y en donde dicho polímero (14) es un copolímero que tiene grupos de anclaje hidrófilos (23) para la interacción con dichos restos de anclaje asociados a dichas partículas de dióxido de titanio (20) y grupos terminales hidrófobos (28) para la interacción con las partículas (30) de dicha resina de dicha formulación de recubrimiento (12) para formar una red (34) entre dichas partículas de dióxido de titanio (20) y dichas partículas de resina (30) en dicha formulación de recubrimiento (12) y en donde los grupos de anclaje son grupos carbonilo, hidroxilo, alcoxi o amina;

y en donde dicho polímero incluye una unidad de repetición basada en poliéter y una unidad de repetición basada en poliéster, estando dicha unidad de repetición basada en poliéter y dicha unidad de repetición basada en poliéster unidas entre sí.

2. Un método de fabricación de un pigmento de dióxido de titanio (10), que comprende:

(a) fabricar partículas de dióxido de titanio sometidas a tratamiento con alúmina (20);

(b) someter a tratamiento dichas partículas de dióxido de titanio (20) para asociar los restos de anclaje a dichas partículas para facilitar el anclaje de un polímero a dichas partículas, en donde dichos restos de anclaje se seleccionan del grupo que consiste en restos de hidroxilo, restos de fosfato y mezclas de los mismos; y

(c) depositar un polímero (14) sobre dichas partículas de dióxido de titanio (20) para la inhibición de la aglomeración de dichas partículas (20) en una formulación de recubrimiento de base acuosa (12), en donde dicha formulación de recubrimiento (12) incluye un disolvente de base acuosa y un resina, en donde la resina se selecciona del grupo que consiste en una resina acrílica, una resina acrílica de vinilo o una resina acrílica de estireno y en donde dicho polímero (14) es un copolímero que tiene grupos de anclaje hidrófilos (23) para la interacción con dichos restos de anclaje asociados a dichas partículas de dióxido de titanio (20) y grupos terminales hidrófobos (28) para la interacción con las partículas (30) de dicha resina de dicha formulación de recubrimiento para formar una red (34) entre dichas partículas de dióxido de titanio (20) y dichas partículas de resina (30) en dicha formulación de recubrimiento (12) y en donde los grupos de anclaje son grupos carbonilo, hidroxilo, alcoxi o amina;

3. El pigmento de dióxido de titanio (10) de la reivindicación 1 o el método de la reivindicación 2, en donde dicha unidad de repetición basada en poliéter es un poliol,

opcionalmente, en donde dicho poliol es polietilenglicol.

4. El pigmento de dióxido de titanio (10) de la reivindicación 1, en donde dicha unidad de repetición basada en poliéster es un poliéster terminado en hidroxilo.

5. El pigmento de dióxido de titanio (10) de la reivindicación 4, en donde dicho poliéster terminado en hidroxilo se forma mediante la reacción de un poliol con un ácido dicarboxílico,

opcionalmente, en donde dicho poliol que se ha hecho reaccionar con un ácido dicarboxílico es polietilenglicol, y, además, opcionalmente, en donde dicho ácido dicarboxílico se selecciona del grupo de ácido glutárico, ácido adípico, ácido azelaico y mezclas de los mismos.

6. El pigmento de dióxido de titanio (10) de la reivindicación 1 o el método de la reivindicación 2, en donde dicha unidad de repetición basada en poliéter y dicha unidad de repetición basada en poliéster están unidas entre sí mediante un enlace de uretano,

opcionalmente, en donde dicho enlace de uretano se deriva de un diisocianato,

además, opcionalmente, en donde dicho enlace de uretano es un diisocianato alifático,

y, además, opcionalmente, en donde dicho diisocianato alifático es diisocianato de isoforona.

7. El pigmento de dióxido de titanio de la reivindicación 1 o el método de la reivindicación 2, en donde dichos grupos terminales hidrófobos (28) tienen la Fórmula general:

H-(OCH2CH2)x-O-CH2(CH2)yCH2-R

en donde:

x = de 2 a 20;

y = de 5 a 10; y

R es un grupo hidrógeno o un grupo fenilo,

opcionalmente, en donde dichos grupos terminales hidrófobos (28) son oligómeros de alquil éteres de etilenglicol, además, opcionalmente, en donde dichos grupos terminales hidrófobos (28) se seleccionan de dodecil éter de heptaetilenglicol, dodecil éter de dodecaetilenglicol, dodecil éter de pentadecaetilenglicol y mezclas de los mismos, y, además, opcionalmente, en donde dichos grupos terminales hidrófobos (28) son dodecil éter de dodecaetilenglicol.

8. El pigmento de dióxido de titanio (10) de la reivindicación 1, en donde dicho polímero (14) comprende en el intervalo de aproximadamente el 50 % a aproximadamente el 80 % en peso de dicha unidad de repetición basada en poliéter, en el intervalo de aproximadamente el 5 % a aproximadamente el 40 % en peso de dicha unidad de repetición basada en poliéster y en el intervalo de aproximadamente el 0,5 % a aproximadamente el 15 % en peso de dichos grupos terminales hidrófobos.

9. El pigmento de dióxido de titanio (10) de la reivindicación 1 o el método de la reivindicación 2, en donde dicho polímero (14) es un copolímero aleatorio de poliuretanos basados en poliéter y poliuretanos basados en poliéster que tienen grupos terminales que son oligómeros de alquil éteres de etilenglicol,

opcionalmente, en donde dicho polímero (14) se selecciona del grupo de un adipato basado en polietilenglicol con dodecil éter de heptaetilenglicol como grupos terminales, un adipato basado en polietilenglicol con dodecil éter de dodecaetilenglicol como grupos terminales y un azileato basado en polietilenglicol con dodecil éter de pentadecaetilenglicol como grupos terminales,

y, además, opcionalmente, en donde dicho polímero (14) es un adipato basado en polietilenglicol con dodecil éter de heptaetilenglicol como grupos terminales.

10. El pigmento de dióxido de titanio (10) de la reivindicación 1, que comprende, además, un tensioactivo no iónico depositado sobre dichas partículas de dióxido de titanio (20) para potenciar la propensión de dicho polímero (14) a adherirse a dichas partículas de dióxido de titanio (20).

11. El pigmento de dióxido de titanio (10) de la reivindicación 10, en donde dicho tensioactivo no iónico es un hidrocarburo que tiene en el intervalo de 10 a 20 átomos de carbono,

opcionalmente:

en donde dicho tensioactivo no iónico se selecciona del grupo de a) hidrocarburos alifáticos saturados, b) hidrocarburos alifáticos insaturados que tienen uno o más enlaces dobles, c) hidrocarburos alifáticos insaturados que tienen una o más cadenas de hidrocarburos etoxilados y d) mezclas de los mismos,

o,

en donde dicho tensioactivo no iónico incluye uno o más grupos funcionales seleccionados del grupo de aminas, amidas, carboxilatos, ésteres, hidroxilos, fosfatos, silanos, sulfonatos y tioles y, opcionalmente, en donde dicho tensioactivo no iónico tiene un equilibrio hidrófilo-lipófilo de 10 a 18.

12. El método de la reivindicación 2, en donde dichas partículas de dióxido de titanio (10) se someten a tratamiento para asociar uno o más restos de anclaje a dichas partículas mediante el recubrimiento de dichas partículas de dióxido de titanio (20) con uno o más recubrimientos de óxido de metal hídrico,

o en donde dichos grupos terminales hidrófobos (28) son oligómeros de alquil éteres de etilenglicol,

o en donde dicho polímero (14) se deposita sobre dichas partículas de dióxido de titanio (20) durante el proceso de fabricación del pigmento.

13. El método de la reivindicación 2, que comprende, además, depositar un tensioactivo no iónico sobre dichas partículas de dióxido de titanio (20) para potenciar la propensión de dicho polímero (14) a adherirse a dichas partículas de dióxido de titanio (20),

opcionalmente, en donde dicho tensioactivo no iónico tiene un equilibrio hidrófilo-lipófilo de 10 a 18.