ES2940126T3 - Composición de pigmento de dióxido de titanio mezclable - Google Patents
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Abstract
Se proporciona una composición de pigmento de dióxido de titanio para uso en una formulación de pintura de látex a base de agua. La composición de pigmento comprende una pluralidad de partículas de dióxido de titanio y un paquete de dispersante depositado sobre las superficies de dichas partículas de dióxido de titanio en una cantidad no superior a aproximadamente el 5 % en peso basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y el paquete de dispersante. . También se proporcionan una suspensión de composición de pigmento de dióxido de titanio, un método para formar una composición de pigmento de dióxido de titanio y un método para formar una suspensión de composición de pigmento de dióxido de titanio, todos para uso en una formulación de pintura de látex a base de agua. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Composición de pigmento de dióxido de titanio mezclable
Antecedentes
El dióxido de titanio es un pigmento inorgánico efectivo para su uso como agente opacificante blanco en pinturas de látex de base acuosa. El dióxido de titanio se puede formar mediante el proceso de sulfato o el proceso de cloruro.
Ya sean producidas por 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 para modificar o potenciar las propiedades y características del pigmento para la aplicación particular. Por ejemplo, las partículas de pigmento a menudo se recubren con compuestos que funcionan para mejorar la opacidad, estabilidad a la luz y durabilidad del pigmento. Los ejemplos de materiales inorgánicos usados para recubrir los pigmentos de dióxido de titanio incluyen alúmina y sílice.
Una propiedad principal que un pigmento de dióxido de titanio aporta a una formulación de pintura de látex es el poder cubriente. El poder cubriente de un pigmento de dióxido de titanio en una formulación de pintura de látex se basa en la capacidad del pigmento para dispersar la luz en la formulación de pintura. La capacidad del pigmento para dispersar la luz en la formulación de la pintura (la eficiencia 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 alrededores, y la proximidad de las partículas de pigmento entre sí. Por ejemplo, una gran diferencia en el índice de refracción de las partículas de pigmento y el producto base da como resultado una alta eficiencia de dispersión.
Se añade un pigmento de dióxido de titanio a una formulación de pintura de látex de base acuosa durante el proceso de fabricación de la formulación de pintura. Desafortunadamente, este es un proceso difícil que requiere equipos de alta energía y dispersantes. Antes de que se pueda añadir el pigmento de dióxido de titanio a la formulación de la pintura, generalmente se debe moler y dispersar en agua para formar una suspensión acuosa de pigmento. El proceso de molienda descompone los aglomerados del pigmento para que el pigmento pueda dispersarse más fácilmente en el agua para formar la suspensión. Normalmente, se añaden dispersantes y tensioactivos a la suspensión para humedecer la superficie del pigmento y estabilizar las partículas después de separarlas. Luego, la suspensión se puede añadir a la formulación de pintura.
El proceso de molienda requiere mucha mano de obra, requiere un equipo de molienda de alta velocidad y consume una gran cantidad de energía. Es más, la necesidad de moler primero el pigmento de dióxido de titanio y dispersarlo en agua también complica el proceso general de fabricación de la pintura. Por ejemplo, después de que se produce inicialmente un lote de la formulación de pintura de látex, el poder cubriente y la intensidad del tinte de la formulación pueden ser bajos, lo que significa que el lote está fuera de especificación. Como resultado, puede ser necesario añadir más pigmento de dióxido de titanio al lote para aumentar su poder cubriente y la intensidad del tinte. Sin embargo, para hacer esto, el dióxido de titanio primero se debe moler y dispersar en agua para formar una suspensión de pigmento. Esto requiere tiempo y mano de obra adicionales, y ralentiza el proceso de producción general. La suspensión adicional también añade más agua a la formulación de la pintura, lo que puede ser problemático en sí mismo.
El documento US 2006/027141 A1 describe una composición espaciadora de pigmentos y un método de fabricación, incluyendo una composición que tiene nanopartículas.
El documento US 2006/107873 A1 describe una composición de pigmento que comprende una partícula base y un agente dispersante, comprendiendo el agente dispersante una sal y/o éster de: (i) una amina, alcohol y/o alcanolamina y (ii) un ácido poliprótico, en donde la relación molar de la amina, alcohol y/o alcanolamina al ácido poliprótico es mayor de 3:1.
El documento US 2005/139126 A1 describe una composición de recubrimiento que incluye una mezcla de un aglutinante polimérico, al menos un agente intumesceste, un vehículo polimérico y un pigmento.
El documento DE 19943668 A1 describe composiciones tensioactivas que consisten en tensioactivos diméricos y coanfífilo(s), un método para producir dichas composiciones tensioactivas y su uso, especialmente como agentes emulsionantes y dispersantes.
El documento US 4 978 396 A describe una suspensión de pigmento de dióxido de titanio que contiene de aproximadamente 70 a aproximadamente 80 por ciento en peso de contenido de sólidos.
Sumario
En un aspecto, se proporciona una composición de pigmento de dióxido de titanio para uso en una formulación de pintura de látex de base acuosa. La composición de pigmento comprende una pluralidad de partículas de dióxido de titanio y un paquete dispersante depositado sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio en una cantidad
no superior al 5 % en peso, basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante, y está en forma seca. El paquete dispersante incluye al menos un agente neutralizante no volátil seleccionado del grupo de compuestos orgánicos que tienen al menos un grupo funcional amina y al menos un grupo funcional hidroxi, sales alcalinas inorgánicas y combinaciones de los mismos, al menos un componente dispersante seleccionado del grupo de dispersantes monoméricos de bajo peso molecular, dispersantes poliméricos y combinaciones de los mismos, y al menos un componente de alcohol polihíd rico.
En otro aspecto no reivindicado, se proporciona una suspensión de composición de pigmento de dióxido de titanio para su uso en una formulación de pintura de látex de base acuosa. La composición de pigmento comprende un medio acuoso, una pluralidad de partículas de dióxido de titanio dispersadas en el medio acuoso, y un paquete dispersante depositado sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio en una cantidad no superior al 5 % en peso, basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante. El paquete dispersante incluye al menos un agente neutralizante no volátil seleccionado del grupo de compuestos orgánicos que tienen al menos un grupo funcional amina y al menos un grupo funcional hidroxi, sales alcalinas inorgánicas y combinaciones de los mismos, al menos un componente dispersante seleccionado del grupo de dispersantes monoméricos de bajo peso molecular, dispersantes poliméricos y combinaciones de los mismos, y al menos un componente de alcohol polihídrico.
En otro aspecto, se proporciona un método para formar una composición de pigmento de dióxido de titanio mezclable para su uso en una formulación de pintura de látex de base acuosa. El método comprende proporcionar una pluralidad de partículas de dióxido de titanio y proporcionar un paquete dispersante. El paquete dispersante incluye al menos un agente neutralizante no volátil seleccionado del grupo de compuestos orgánicos que tienen al menos un grupo funcional amina y al menos un grupo funcional hidroxi, sales alcalinas inorgánicas y combinaciones de los mismos, al menos un componente dispersante seleccionado del grupo de dispersantes monoméricos de bajo peso molecular, dispersantes poliméricos y combinaciones de los mismos, y al menos un componente de alcohol polihídrico. El método comprende además depositar el paquete dispersante sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio en una cantidad no superior al 5 % en peso, basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante, y luego secar las partículas de dióxido de titanio.
El método puede comprender, además, proporcionar un medio acuoso y dispersar la composición de pigmento de dióxido de titanio seco en el medio acuoso para formar una suspensión de composición de pigmento de dióxido de titanio mezclable.
Descripción detallada
La presente divulgación puede entenderse más fácilmente con referencia a esta descripción detallada así como a los ejemplos incluidos en el presente documento. Se exponen numerosos detalles específicos para proporcionar una comprensión profunda de los ejemplos descritos en el presente documento. Sin embargo, los expertos en la materia entenderán que los ejemplos descritos en el presente documento pueden practicarse sin estos detalles específicos. En otros casos, los métodos, procedimientos y componentes no se han descrito en detalle para evitar oscurecer la característica relevante relacionada que se describe. Asimismo, no debe considerarse que la descripción limita el alcance de los ejemplos.
En un aspecto, en el presente documento se proporciona una composición de pigmento de dióxido de titanio para uso en una formulación de pintura de látex de base acuosa. En otro aspecto no reivindicado, se proporciona una suspensión de composición de pigmento de dióxido de titanio para su uso en una formulación de pintura de látex de base acuosa. En otro aspecto más, se proporciona un método para formar una composición de pigmento de dióxido de titanio para uso en una formulación de pintura de látex de base acuosa. En otro aspecto más, se proporciona un método para formar una suspensión de composición de pigmento de dióxido de titanio para uso en una formulación de pintura de látex de base acuosa.
Como se usa en el presente documento y en las reivindicaciones adjuntas, una "formulación de pintura de látex de base acuosa" significa una formulación de pintura de látex de base acuosa.
La composición de pigmento de dióxido de titanio para su uso en una formulación de pintura de látex de base acuosa divulgada en el presente documento comprende una pluralidad de partículas de dióxido de titanio y un paquete dispersante depositado sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio en una cantidad no superior a aproximadamente el 5 % en peso basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante, y está en forma seca.
Por ejemplo, las partículas de dióxido de titanio pueden tener una estructura cristalina de rutilo o una combinación de una estructura cristalina de anatasa y una estructura cristalina de rutilo. Por ejemplo, las partículas de dióxido de titanio pueden tener una estructura cristalina de rutilo. Por ejemplo, el dióxido de titanio se puede formar mediante el proceso de cloruro o el proceso de sulfato. Por ejemplo, el dióxido de titanio puede formarse mediante el proceso de cloruro. Por ejemplo, el dióxido de titanio puede formarse mediante el proceso de sulfato.
En el proceso de cloruro para la fabricación de dióxido de titanio, un mineral de dióxido de titanio seco se alimenta a un dorador junto con coque y cloro para producir un haluro de titanio gaseoso (tal como tetracloruro de titanio). El haluro de titanio producido se purifica y oxida en un reactor especialmente diseñado a alta temperatura para producir partículas de dióxido de titanio que tienen un tamaño de partícula deseado. Normalmente se añade cloruro de aluminio, o algún otro co-oxidante, al haluro de titanio en el reactor de oxidación para facilitar la formación de rutilo y controlar el tamaño de las partículas. A continuación, se enfrían el dióxido de titanio y los productos de reacción gaseosos y se recuperan las partículas de dióxido de titanio.
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 titanio. A continuación, el sulfato de titanilo se hidroliza para formar dióxido de titanio hidratado. El dióxido de titanio hidratado se calienta en un calcinador para hacer crecer cristales de dióxido de titanio a dimensiones pigmentarias.
Por ejemplo, las partículas de dióxido de titanio pueden tener al menos un recubrimiento inorgánico depositado sobre las superficies de las mismas, en donde los recubrimientos inorgánicos se seleccionan del grupo de recubrimientos de óxidos metálicos, recubrimientos de hidróxido metálico y combinaciones de los mismos. Por ejemplo, los recubrimientos inorgánicos se pueden seleccionar del grupo de recubrimientos de sílice, recubrimientos de alúmina, recubrimientos de fosfato de aluminio, recubrimientos de zirconia, recubrimientos de titania y combinaciones de los mismos. Por ejemplo, los recubrimientos inorgánicos se pueden seleccionar del grupo de recubrimientos de sílice, recubrimientos de alúmina, recubrimientos de zirconia y combinaciones de los mismos.
Los recubrimientos inorgánicos se pueden usar para conferir una o más propiedades y/o características a las partículas de dióxido de titanio para hacer que las partículas sean más adecuadas para la formulación específica de pintura de látex de base acuosa a la que se añadirá la composición de pigmento de dióxido de titanio. Por ejemplo, se pueden usar recubrimientos de sílice y/o alúmina para ayudar a mejorar las propiedades humectantes y dispersantes de las partículas de pigmento de dióxido de titanio. Por ejemplo, se pueden depositar uno o más recubrimientos inorgánicos sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio antes de depositar el paquete dispersante sobre las partículas de pigmento de dióxido de titanio o añadirlo de otro modo a la composición de pigmento.
Por ejemplo, los recubrimientos inorgánicos pueden depositarse sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 0,5 % en peso a aproximadamente el 15 % en peso, basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y los recubrimientos inorgánicos. Por ejemplo, los recubrimientos inorgánicos pueden depositarse sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 1 % en peso a aproximadamente el 10 % en peso, basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y los recubrimientos inorgánicos.
Como se usa en el presente documento y en las reivindicaciones adjuntas, "depositado sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio" significa depositado directa o indirectamente sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio, a menos que se indique lo contrario. Por ejemplo, el paquete dispersante se puede depositar sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio en una cantidad no superior a aproximadamente el 3 % en peso basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante. Por ejemplo, el paquete dispersante se puede depositar sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio en una cantidad no superior a aproximadamente el 2 % en peso basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante. Por ejemplo, el paquete dispersante se puede depositar sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio en una cantidad no superior a aproximadamente el 1,5 % en peso basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante.
Por ejemplo, el paquete dispersante se puede depositar sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 0,1 % en peso a aproximadamente el 5 % en peso basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante. Por ejemplo, el paquete dispersante se puede depositar sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 0,3 % en peso a aproximadamente el 3 % en peso basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante. Por ejemplo, el paquete dispersante se puede depositar sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 0,2 % en peso a aproximadamente el 2 % en peso basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante. Por ejemplo, el paquete dispersante se puede depositar sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 0,5 % en peso a aproximadamente el 1,5 % en peso basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante.
El paquete dispersante incluye:
a) al menos un agente neutralizante no volátil seleccionado del grupo de compuestos orgánicos que tienen al menos un grupo funcional amina (-NH2R, -NHR2, o -NR3) y al menos un grupo funcional hidroxi (-OH), sales alcalinas inorgánicas y combinaciones de los mismos;
b) al menos un componente dispersante seleccionado del grupo de dispersantes monoméricos de bajo peso molecular, dispersantes poliméricos y combinaciones de los mismos; y
c) al menos un componente de alcohol polihídrico.
Como se usa en el presente documento y en las reivindicaciones adjuntas, un "agente neutralizante no volátil" significa un agente neutralizante que tiene un punto de ebullición mayor o igual a 200 °C. La "no volatilidad" del agente neutralizante permite que el agente neutralizante permanezca estable cuando se incorpora a la composición de pigmento de dióxido de titanio divulgada en el presente documento. Una "sal alcalina inorgánica" significa una sal alcalina inorgánica que puede disolverse en agua y usarse para neutralizar ácidos acuosos.
Por ejemplo, los compuestos orgánicos que tienen al menos un grupo funcional amina y al menos un grupo funcional hidroxi utilizados como, o como parte de, los agentes neutralizantes no volátiles del paquete dispersante pueden seleccionarse del grupo de hidroxilos de alquilamina, hidroxilos de aminas aromáticas y combinaciones de los mismos. Por ejemplo, los compuestos orgánicos que tienen al menos un grupo funcional amina y al menos un grupo funcional hidroxi que pueden usarse como, o como parte del agente o agentes neutralizantes no volátiles del paquete dispersante del pigmento divulgado en el presente documento, pueden seleccionarse del grupo de 2-amino-2-metil-1,3-propanodiol, 2-amino-2-etil-1,3-propanodiol, tris(hidroximetil)aminometano, trietanolamina, N-butil-dietanolamina, dimetilglucamina y combinaciones de los mismos. Un ejemplo de una dimetilglucamina que es adecuada para su uso como, o como parte de, los agentes neutralizantes no volátiles del paquete dispersante es comercializada por Clariant Corporation en asociación con la marca comercial Genamin® Gluco 50. Por ejemplo, los compuestos orgánicos que tienen al menos un grupo funcional amina y al menos un grupo funcional hidroxi pueden ser 2-amino-2-metil-1,3-propanodiol.
Por ejemplo, las sales alcalinas inorgánicas que se pueden usar como, o como parte de, los agentes neutralizantes no volátiles del paquete dispersante del pigmento divulgado en el presente documento se pueden seleccionar del grupo de carbonatos de metales alcalinos, bicarbonatos de metales alcalinos y combinaciones de los mismos. Los ejemplos de carbonatos de metales alcalinos que se pueden usar incluyen carbonato de litio, carbonato de sodio y carbonato de potasio. Los ejemplos de bicarbonatos de metales alcalinos que se pueden usar incluyen bicarbonato de litio, bicarbonato de sodio y bicarbonato de potasio. Por ejemplo, las sales de metales alcalinos utilizadas como, o como parte de, los agentes neutralizantes no volátiles del paquete dispersante pueden ser un carbonato de metal alcalino seleccionado del grupo de carbonato de litio, carbonato de sodio, carbonato de potasio y combinaciones de los mismos. Por ejemplo, las sales de metales alcalinos pueden ser carbonato de sodio.
Como se usa en el presente documento y en las reivindicaciones adjuntas, un "dispersante monomérico de bajo peso molecular" significa un compuesto que incluye una molécula que puede unirse a otras moléculas idénticas para formar un polímero y que tiene un peso molecular no superior a 1000. El "peso molecular" de un compuesto significa el peso molecular promedio numérico del compuesto. Un componente de alcohol polihídrico significa un compuesto orgánico que contiene dos o más grupos hidroxi (-OH).
Por ejemplo, los dispersantes monoméricos de bajo peso molecular utilizados como, o como parte de, los componentes dispersantes del paquete dispersante pueden seleccionarse del grupo de fosfatos, ácidos carboxílicos, ácidos di o tricarboxílicos, fosfonatos, ácidos carboxílicos basados en fosfonatos y combinaciones de los mismos. Por ejemplo, los dispersantes monoméricos de bajo peso molecular que se pueden usar como, o como parte de, los componentes dispersantes del paquete dispersante del pigmento divulgado en el presente documento se pueden seleccionar del grupo de hexametafosfato de sodio, ácidos carboxílicos de fosfato, sales de ácidos carboxílicos de fosfato, ácidos hidroxil carboxílicos, sales de ácidos hidroxicarboxílicos y combinaciones de los mismos. Ejemplos de sales de ácidos hidroxicarboxílicos que pueden usarse son ácido cítrico y ácido tartárico. Por ejemplo, los dispersantes monoméricos de bajo peso molecular pueden ser ácido 2-fosfonobutano-1,2,4-tricarboxílico. Por ejemplo, los dispersantes monoméricos de bajo peso molecular pueden ser ácido 2-fosfonobutano-1,2,4-tricarboxílico.
Por ejemplo, los dispersantes poliméricos que se pueden usar como, o como parte de, los componentes dispersantes del paquete dispersante del pigmento divulgado en el presente documento pueden ser moléculas poliméricas que contienen uno o más grupos funcionales de compuestos seleccionados del grupo de aminas, ácidos carboxílicos, ácidos sulfónicos, ácidos fosfónicos, ácidos fosfóricos, sales de aminas y combinaciones de las mismas. Como se usa en el presente documento y en las reivindicaciones adjuntas, "moléculas poliméricas" incluye tanto polímeros como copolímeros. Por ejemplo, el dispersante polimérico usado como, o como parte del (de los) componente(s) dispersante(s) del paquete dispersante, se puede seleccionar del grupo de ácido poliacrílico, copolímeros de ácido poliacrílico, sales de ácido poliacrílico y copolímeros de ácido poliacrílico, copolímeros de ácido maleico, sales de copolímeros de ácido maleico y combinaciones de los mismos. Por ejemplo, el dispersante polimérico puede ser un copolímero de estireno sulfonado/anhídrido maleico.
Por ejemplo, los componentes de alcohol polihídrico del paquete dispersante se pueden seleccionar del grupo de polioles de cadena lineal de alquilo, polioles de cadena ramificada de alquilo y combinaciones de los mismos. Por ejemplo, los componentes de alcohol polihídrico que se pueden usar como parte del paquete dispersante del pigmento divulgado en el presente documento se seleccionan del grupo de trimetilolpropano, ditrimetilolpropano, glicerol, diglicerol, pentaeritritol, manitol y combinaciones de los mismos. Por ejemplo, los componentes de alcohol polihídrico pueden ser glicerol.
El pigmento de dióxido de titanio está en forma seca.
Por ejemplo, en un aspecto, la composición de pigmento de dióxido de titanio comprende:
una pluralidad de partículas de dióxido de titanio presentes en la composición de pigmento en una cantidad de aproximadamente el 95 % en peso a aproximadamente el 99,5 % en peso, basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante;
un paquete dispersante presente en la composición de pigmento en una cantidad en el intervalo de aproximadamente 0,5 % en peso a aproximadamente 5 % en peso basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante, incluyendo el paquete dispersante:
al menos un agente neutralizante no volátil seleccionado del grupo de compuestos orgánicos que tienen al menos un grupo funcional amina y al menos un grupo funcional hidroxi, sales alcalinas inorgánicas y combinaciones de los mismos, estando presente el agente neutralizante en la composición de pigmento en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 0,02 % en peso a aproximadamente el 4,86 % en peso basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante;
al menos un componente dispersante seleccionado del grupo de dispersantes monoméricos de bajo peso molecular, dispersantes poliméricos y combinaciones de los mismos, estando presente el componente dispersante en la composición de pigmento en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 0,02 % en peso a aproximadamente el 4,86 % en peso basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante; y
al menos un componente de alcohol polihídrico, estando presente el componente de alcohol polihídrico en la composición de pigmento en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 0,10 % en peso a aproximadamente el 4,86 % en peso basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante.
Por ejemplo, en otro aspecto, la composición de pigmento de dióxido de titanio comprende:
una pluralidad de partículas de dióxido de titanio presentes en la composición del pigmento en una cantidad de al menos aproximadamente el 98 % en peso, basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante, las partículas de dióxido de titanio que tienen al menos un recubrimiento inorgánico depositado sobre las superficies de las mismas, en donde el o los recubrimientos inorgánicos se seleccionan del grupo de recubrimientos de óxidos metálicos, recubrimientos de hidróxido metálico y combinaciones de los mismos; un paquete dispersante presente en la composición de pigmento en una cantidad no superior al 2 % en peso, basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante, incluyendo el paquete dispersante:
al menos un agente neutralizante no volátil seleccionado del grupo de compuestos orgánicos que tienen al menos un grupo funcional amina y al menos un grupo funcional hidroxi, sales alcalinas inorgánicas y combinaciones de los mismos, estando presente el agente neutralizante en la composición de pigmento en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 0,05 % en peso a aproximadamente el 1,0 % en peso basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante;
al menos un componente dispersante seleccionado del grupo de dispersantes monoméricos de bajo peso molecular, dispersantes poliméricos y combinaciones de los mismos, estando presente el componente dispersante en la composición de pigmento en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 0,05 % en peso a aproximadamente el 1,0 % en peso basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante; y
al menos un componente de alcohol polihídrico, estando presente el componente de alcohol polihídrico en la composición de pigmento en una cantidad en el intervalo de aproximadamente el 0,05 % en peso a aproximadamente el 1,0 % en peso basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante.
La composición de pigmento de dióxido de titanio de la invención es una composición de pigmento de dióxido de titanio "mezclable" que puede mezclarse fácilmente en una solución acuosa para formar una suspensión para su uso en una formulación de pintura de látex de base acuosa o directamente en una formulación de pintura de látex de base acuosa. Por ejemplo, la composición de pigmento de dióxido de titanio divulgada en el presente documento se puede mezclar en una solución acuosa para formar una suspensión para su uso en una formulación de pintura de látex de base acuosa o directamente en una formulación de pintura de látex de base acuosa sin triturar primero el pigmento usando un equipo de trituración de alta velocidad. Un ejemplo de un molinillo de alta velocidad que se usa comúnmente para moler un pigmento de dióxido de titanio en un proceso de fabricación de pintura es un dispersador de alta velocidad Dispermat® fabricado por VMA-Getzmann GmbH. Tal dispersador se puede usar con palas Couwles.
La suspensión de composición de pigmento de dióxido de titanio para uso en una formulación de pintura de látex de base acuosa divulgada en el presente documento, pero no reivindicada, comprende un medio acuoso, una pluralidad de partículas de dióxido de titanio dispersas en el medio acuoso, y un paquete dispersante presente en el medio acuoso en una cantidad no superior al 5 % en peso basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante. Por ejemplo, el medio acuoso es agua. Las partículas de dióxido de titanio y el paquete
dispersante son las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante discutidos anteriormente en relación con la composición de pigmento de dióxido de titanio divulgada en el presente documento.
Como se usa en el presente documento y en las reivindicaciones adjuntas, un paquete dispersante "presente en el medio acuoso" significa que los componentes del paquete dispersante se depositan sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio que están dispersas en el medio acuoso o presentes de otro modo en el medio acuoso. Por ejemplo, aunque el paquete dispersante puede depositarse inicialmente sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio y añadirse al medio acuoso con las mismas, el alcohol polihídrico puede separarse de las partículas de dióxido de titanio una vez que se añade la composición de pigmento al medio acuoso.
La suspensión de composición de pigmento de dióxido de titanio divulgada en el presente documento, pero no reivindicada, puede considerarse una suspensión de composición de pigmento de dióxido de titanio "mezclable" porque puede mezclarse fácilmente directamente en una formulación de pintura de látex de base acuosa. Por ejemplo, la composición de pigmento de dióxido de titanio divulgada en el presente documento se puede mezclar directamente en una formulación de pintura de látex de base acuosa sin triturar primero la suspensión de pigmento usando un equipo de trituración de alta velocidad. Como se muestra en los ejemplos ilustrativos a continuación, la suspensión es estable durante al menos 7 meses a 50 °C, y las propiedades de la pintura de látex fabricada con la suspensión envejecida son comparables con la muestra de control.
El método para formar una composición de pigmento de dióxido de titanio para su uso en una formulación de pintura de látex de base acuosa divulgada en el presente documento comprende proporcionar una pluralidad de partículas de dióxido de titanio, proporcionar un paquete dispersante, depositar el paquete dispersante sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio en una cantidad no superior al 5 % en peso, basado en el peso combinado de las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante, y luego secar las partículas de dióxido de titanio. Las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante son las partículas de dióxido de titanio y el paquete dispersante discutidos anteriormente en relación con la composición de pigmento de dióxido de titanio divulgada en el presente documento. La composición de pigmento de dióxido de titanio formada por el método es la misma que la composición de pigmento de dióxido de titanio descrita anteriormente.
El método divulgado en el presente documento puede comprender además proporcionar un medio acuoso y dispersar la composición de pigmento de dióxido de titanio seco en el medio acuoso para formar una suspensión de composición de pigmento de dióxido de titanio mezclable. Por ejemplo, el medio acuoso es agua.
Por ejemplo, en un aspecto, el paquete dispersante se deposita sobre las partículas de dióxido de titanio llevando a cabo el método en conexión con un proceso para fabricar las partículas de dióxido de titanio. En este aspecto, las partículas de dióxido de titanio que se proporcionan son partículas de pigmento en bruto, por ejemplo, producido por el proceso de cloruro o el proceso de sulfato. Por ejemplo, las partículas en bruto pueden ser producidas por el proceso de cloruro.
En este aspecto, el método comprende además: antes de depositar el paquete dispersante sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio en bruto, moler las partículas de dióxido de titanio en bruto hasta un tamaño de partícula deseado y filtrar y lavar las partículas de dióxido de titanio molidas para formar una torta de filtración de pigmento húmedo; en donde el paquete dispersante se deposita sobre las superficies de las partículas de dióxido de titanio mezclando el paquete dispersante con la torta de filtración de pigmento húmedo. El método puede comprender además: secar la torta de filtración de pigmento húmedo para formar una torta de filtración de pigmento seco, triturar la torta de filtración de pigmento seco para formar una torta de filtración de pigmento triturado, y micronizar con vapor la torta de filtración de pigmento triturado para formar la composición de pigmento de dióxido de titanio.
Cuando se forma una suspensión de composición de pigmento de dióxido de titanio mezclable, las etapas de secado de la torta de filtración de pigmento húmedo para formar una torta de filtración de pigmento seco, triturar la torta de filtración de pigmento seco para formar una torta de filtración de pigmento triturado y micronizar con vapor la torta de filtración de pigmento triturado para formar la composición de pigmento de dióxido de titanio antes de dispersar la composición de pigmento de dióxido de titanio en el medio acuoso.
Por ejemplo, en estos aspectos, el método también puede comprender antes de moler las partículas de dióxido de titanio en bruto a un tamaño de partícula deseado, recubrir las partículas de dióxido de titanio con al menos un recubrimiento inorgánico. Por ejemplo, el o los recubrimientos inorgánicos pueden ser los mismos que los recubrimientos orgánicos analizados anteriormente en relación con la composición de pigmento de dióxido de titanio divulgada en la presente.
Por ejemplo, en estos aspectos, la torta de filtración de pigmento húmedo se puede secar para formar una torta de filtración de pigmento seco mediante diversos métodos de secado, incluyendo métodos de secado en horno, secado por aspersión y secado rápido por centrifugación.
Por ejemplo, en estos aspectos, la torta de filtración de pigmento seco triturado puede micronizarse con vapor para formar la composición de pigmento de dióxido de titanio utilizando una relación en peso de vapor a pigmento de 1:2,5
con una presión del inyector de vapor ajustada a 1,10 MPa (160 psi) y una presión del anillo micronizador ajustada a 0,81 MPa (118 psi).
Se logran muchas ventajas con la composición del pigmento de dióxido de titanio, la suspensión de composición de pigmento de dióxido de titanio (no reivindicada), el método para formar una composición de pigmento de dióxido de titanio y el método para formar una suspensión de composición de pigmento de dióxido de titanio para su uso en una formulación de pintura de látex de base acuosa divulgada en el presente documento. Por ejemplo, como se ha citado anteriormente, la composición de pigmento de dióxido de titanio divulgada en el presente documento se puede mezclar en una solución acuosa para formar una suspensión para su uso en una formulación de pintura de látex de base acuosa o directamente en una formulación de pintura de látex de base acuosa sin triturar primero el pigmento usando un equipo de trituración de alta velocidad. De modo similar, la suspensión de composición de pigmento de dióxido de titanio divulgada en el presente documento, pero no reivindicada, puede mezclarse directamente en una formulación de pintura de látex de base acuosa sin triturar primero el pigmento utilizando un equipo de trituración de alta velocidad.
Como resultado, se requiere mucha menos energía para mezclar la composición de pigmento de dióxido de titanio en una formulación de pintura de base acuosa que la que se requiere en relación con la mezcla de otras composiciones de pigmento de dióxido de titanio en formulaciones de pintura de látex de base acuosa. Esto se traduce en un importante ahorro de costes. Como se muestra a continuación, la composición de pigmento de dióxido de titanio, la suspensión y los métodos divulgados en el presente documento pueden ahorrar casi un 90 % del consumo de energía en comparación con los equipos de molienda convencionales.
La suspensión de pigmento de dióxido de titanio se puede introducir en agua o en una formulación de pintura de látex simplemente agitando, por ejemplo, usando una pala de hélice simple, a diferencia de los equipos de molienda de alto consumo energético. Las propiedades del pigmento y las propiedades de la formulación de pintura de látex no se ven afectadas. Si un lote resulta estar fuera de especificación y se requiere más pigmento de dióxido de titanio, el pigmento de dióxido de titanio adicional puede simplemente introducirse en agua o en la formulación de pintura de látex simplemente agitando. No es necesario recurrir a un proceso de molienda costoso y laborioso.
El paquete dispersante de la composición de pigmento de dióxido de titanio constituye una parte minoritaria de la composición de pigmento. Esto permite que la composición de pigmento se use en la fabricación de pintura de látex sin introducir una cantidad relativamente grande de productos químicos indeseables en la pintura. El hecho de que la composición de pigmento de dióxido de titanio pueda formarse durante el proceso de fabricación del pigmento ahorra costes y consigue otras ventajas.
Los siguientes ejemplos ilustran realizaciones específicas consistentes con la presente divulgación pero no limitan el alcance de la divulgación o las reivindicaciones adjuntas. Las concentraciones y porcentajes son en peso a menos que se indique lo contrario.
Ejemplos ilustrativos
Ejemplo 1 - Ensayo de la propiedad de mezclado
Se llevó a cabo una comprobación rápida de la propiedad de mezclado de la composición de pigmento de dióxido de titanio divulgada en el presente documento vertiendo 120,0 g de la composición de pigmento en 37,0 g de agua desionizada en un vaso de plástico y luego mezclando a mano los componentes en el vaso con un bajalenguas. Se obtuvo una suspensión sólida al 76,5 %.
Ejemplo 2 - Preparación de torta de filtración de dióxido de titanio tratada con sílice y alúmina
Se dispersó en agua un pigmento de dióxido de titanio en partículas formado por el proceso de cloruro y que contenía un 1,0 % de alúmina en su red cristalina en presencia de un 0,075 % de dispersante de hexametafosfato de sodio, junto con una cantidad suficiente de hidróxido de sodio para ajustar el pH de la dispersión a 9,5 o más para lograr una dispersión acuosa con un contenido de sólidos del 35 %. La suspensión resultante se sometió a molienda con arena (usando una relación en peso de arena de zirconio a pigmento de 4:1) hasta que el 94 % de las partículas tenían un tamaño de partícula inferior a 0,63 micrómetros, según lo determinado por el analizador de tamaño de partículas Microtrac X 100.
La suspensión resultante, diluida a un contenido del 30 % de sólidos, se calentó a 75 °C y posteriormente se trató con 3,0 % de silicato de sodio (calculado como sílice por peso del pigmento final), que se añadió durante 20 minutos. Mientras se mantenía la temperatura a 75 °C, el pH de la suspensión se redujo lentamente hasta un pH de 5,5 durante un periodo de 55 minutos mediante la adición lenta de ácido sulfúrico concentrado. Después de permitir que la suspensión se digiera durante 15 minutos, se añadió un 1,6 % de aluminato de sodio (calculado como alúmina en peso del pigmento final), durante 10 minutos. El pH de la suspensión se mantuvo entre 8,25 y 9,25 mediante la adición concomitante de ácido sulfúrico concentrado. La suspensión se digirió durante 15 minutos a 75 °C. Luego se ajustó el pH de la suspensión a 6,2 con ácido sulfúrico concentrado. La suspensión se filtró mientras estaba caliente. El filtrado resultante se lavó con agua, que se había precalentado a 60 °C. Se obtuvo una torta de filtración de dióxido de titanio húmedo que tenía un tratamiento de sílice/alúmina.
Ejemplo 3 - Preparación convencional de pigmentos
La torta de filtración de dióxido de titanio húmedo del Ejemplo 2 (que equivale a 1000 g de pigmento seco) se mezcló con agua desionizada para obtener una suspensión al 50 %. A continuación, se añadieron 10,61 g de una solución acuosa de trimetilolpropano (TMP) al 33 % y se mezclaron completamente en la suspensión. A continuación, la suspensión de dióxido de titanio tratada con TMP se secó en un horno a 115 °C hasta un contenido de humedad inferior al 1 %. El pigmento seco se trituró para producir un polvo de pigmento seco. A continuación, el polvo de pigmento seco se micronizó con vapor utilizando una relación en peso de vapor a pigmento de 1:2,5 con una presión del inyector de vapor ajustada a 1,10 MPa (160 psi) y una presión del anillo micronizador ajustada a 0,81 MPa (118 psi). El pigmento resultante se sometió a un ensayo de la propiedad de mezclado, como se describe en el Ejemplo 1. Este solo formó una pasta. No se pudo obtener una suspensión con un contenido convencional de sólidos del 76 %.
A continuación, la torta de filtración de dióxido de titanio húmedo del Ejemplo 2 se mezcló con agua desionizada para obtener una suspensión al 50 %. Se añadió una solución acuosa de TMP y se mezcló completamente con la suspensión en una cantidad de 0,35 % en peso de TiO2. La suspensión de TMP se dividió en varias partes, conteniendo cada parte 1000 g de dióxido de titanio. Luego, cada parte se trató con diversos dispersantes bien conocidos, por ejemplo (i) Tamol 1124, (ii) Tamil 1254, (iii) Zephram PD7000, (iv) Zephram 3300B, (v) Superdisperso 95, (vi) Nuosperse 2000, (vii) Borchi Gen 451, (viii) Borchi Gen 755 y (ix) sal sódica del ácido fosfonobutano tricarboxílico. Todas estas muestras se secaron en el horno a 115 °C hasta un contenido de humedad inferior al 1 %. A continuación, el pigmento seco se trituró para producir un polvo de pigmento seco. A continuación, el polvo de pigmento seco se micronizó con vapor utilizando una relación en peso de vapor a pigmento de 1:2,5 con una presión del inyector de vapor ajustada a 1,10 MPa (160 psi) y una presión del anillo micronizador ajustada a 0,81 MPa (118 psi). El pigmento resultante se sometió a un ensayo de la propiedad de mezclado como se describe en el Ejemplo 1. Todas estas muestras formaron suspensiones con un bajo contenido de sólidos (<60 %) pero formaron solo una pasta con un contenido de sólidos más alto. No se pudo obtener una suspensión con un contenido convencional de sólidos del 76 % excepto en relación con la muestra de sal de ácido fosfonobutano tricarboxílico. En esta muestra, se pudo formar la suspensión pero el contenido de arenilla era alto.
Ejemplo 4 - Preparación de pigmento mezclable con 2-amino-2-metil-1,3-propanodiol
La torta de filtración de dióxido de titanio húmedo del Ejemplo 2 (que equivale a 1000 g de pigmento seco) se pesó en
un recipiente de acero inoxidable. Se preparó una mezcla química con 10,61 g de una solución acuosa de TMP al 33 %, 2,0 g de glicerol, 3,0 g de 2-amino-2-metil-1,3-propanodiol, 1,75 g de una solución acuosa de sal tetrasódica del ácido 2-fosfonobutano-1,2,4-tricarboxílico al 40 % y 1,48 g de Pat-Add 603 (un dispersante polimérico de Patcham
Ltd ). La mezcla química se mezcló con la torta de filtración en el recipiente. Tras el mezclado, la torta de filtración podría fluidizarse para formar una suspensión sin agua adicional. A continuación, la suspensión de dióxido de titanio tratada se secó en un horno a 115 °C hasta un contenido de humedad inferior al 1 %. El pigmento seco se trituró para producir un polvo de pigmento seco. A continuación, el polvo de pigmento seco se micronizó con vapor utilizando una relación en peso de vapor a pigmento de 1:2,5 con una presión del inyector de vapor ajustada a 1,10 MPa (160 psi) y una presión del anillo micronizador ajustada a 0,81 MPa (118 psi). El pigmento resultante se sometió a un ensayo de la propiedad de mezclado como se describe en el Ejemplo 1. Este formó una suspensión líquida con un contenido de sólidos del 77 % con poca arenilla.
Ejemplo 5 - Preparación de pigmento mezclable con tris(hidroximetil)aminometano
La torta de filtración de dióxido de titanio húmedo del Ejemplo 2, que equivale a 1000 g de pigmento seco, se pesó en un recipiente de acero inoxidable. Se preparó una mezcla química con 10,61 g de una solución acuosa de trimetilolpropano al 33 %, 2,88 g de glicerol, 3,0 g de tris(hidroximetil)-aminometano, 1,75 g de una solución acuosa de sal tetrasódica del ácido 2-fosfonobutano-1,2,4-tricarboxílico al 40 % y 1,48 g de Pat-Add 603 (un dispersante polimérico de Patcham Ltd.). La mezcla química se mezcló con la torta de filtración en el recipiente. Tras el mezclado, la torta de filtración podría fluidizarse para formar una suspensión sin agua adicional. A continuación, la suspensión de dióxido de titanio tratada se secó en un horno a 115 °C hasta un contenido de humedad inferior al 1 %. El pigmento seco se trituró para producir un polvo de pigmento seco. A continuación, el polvo de pigmento seco se micronizó con vapor utilizando una relación en peso de vapor a pigmento de 1:2,5 con una presión del inyector de vapor ajustada a 1.10 MPa (160 psi) y una presión del anillo micronizador ajustada a 0,81 MPa (118 psi). El pigmento resultante se sometió a un ensayo de la propiedad de mezclado, como se describe en el Ejemplo 1. Este formó una suspensión líquida con un 77 % de sólidos con poca arenilla.
Ejemplo 6 - Preparación de pigmento mezclable con Genamin Gluco 50
La torta de filtración de dióxido de titanio húmedo del Ejemplo 2, que equivale a 1000 g de pigmento seco, se pesó en un recipiente de acero inoxidable. Se preparó una mezcla química con 10,61 g de una solución acuosa de trimetilolpropano al 33 %, 2,0 g de glicerol, 10,0 g de Genamin Gluco 50, 1,75 g de una solución acuosa de sal tetrasódica del ácido 2-fosfonobutano-1,2,4-tricarboxílico al 40 % y 1,48 g de Pat-Add 603 (un dispersante polimérico de Patcham Ltd.). La mezcla química se mezcló con la torta de filtración en el recipiente. Tras el mezclado, la torta de filtración podría fluidizarse para formar una suspensión sin agua adicional. A continuación, la suspensión de dióxido de titanio tratada se secó en un horno a 115 °C hasta un contenido de humedad inferior al 1 %. A continuación, se trituró el pigmento seco para producir un polvo de pigmento seco. A continuación, el polvo de pigmento seco se micronizó con vapor utilizando una relación en peso de vapor a pigmento de 1:2,5 con una presión del inyector de vapor ajustada a 1,10 MPa (160 psi) y una presión del anillo micronizador ajustada a 0,81 MPa (118 psi). El pigmento resultante se sometió a un ensayo de la propiedad de mezclado, como se describe en el Ejemplo 1. Este formó una suspensión líquida con un 77 % de sólidos con poca arenilla.
Ejemplo 7 - Preparación de pigmento mezclable con carbonato de sodio
La torta de filtración de dióxido de titanio húmedo del Ejemplo 2, que equivale a 1000 g de pigmento seco, se pesó en un recipiente de acero inoxidable. Se preparó una mezcla química con 10,61 g de una solución acuosa de trimetilolpropano al 33 %, 2,0 g de glicerol, 2,0 g de carbonato de sodio, 1,75 g de una solución acuosa de sal tetrasódica del ácido 2-fosfonobutano-1,2,4-tricarboxílico al 40 % y 1,48 g de Pat-Add 603 (un dispersante polimérico de Patcham Ltd.). La mezcla química se mezcló con la torta de filtración en el recipiente. Tras el mezclado, la torta de filtración podría fluidizarse para formar una suspensión sin añadir agua adicional. A continuación, la suspensión de dióxido de titanio tratada se secó en un horno a 115 °C hasta un contenido de humedad inferior al 1 %. El pigmento seco se trituró para producir un polvo de pigmento seco. A continuación, el polvo de pigmento seco se micronizó con vapor utilizando una relación en peso de vapor a pigmento de 1:2,5 con una presión del inyector de vapor ajustada a 1.10 MPa (160 psi) y una presión del anillo micronizador ajustada a 0,81 MPa (118 psi). El pigmento resultante se sometió a un ensayo de la propiedad de mezclado, como se describe en el Ejemplo 1. Este formó suspensión líquida con un 77 % de sólidos con poca arenilla.
Ejemplo 8 - Propiedades de las suspensiones mezclables
8a. Preparación de una suspensión de molienda de pigmento convencional
El pigmento convencional del Ejemplo 3 se humedeció en agua desionizada con un dispersante basado en ácido acrílico hidrófilo y un codispersante basado en hidroxilamina, y luego se molió a alta velocidad con una pala Cowles durante 10 minutos. Las propiedades de la suspensión se presentan en la Tabla 1.
8b. Preparación de una suspensión mezclable de pigmento mezclable
Los pigmentos mezclables de los Ejemplos 4-7 se añadieron a agua desionizada y se agitaron con una pala de hélice. Las propiedades de la suspensión se presentan en la Tabla 1.
8c. Preparación de suspensiones con ingredientes individuales de productos químicos de paquete dispersante (fuera del alcance de la composición de pigmento de dióxido de titanio divulgada y reivindicada en el presente documento) La naturaleza mezclable de la composición de pigmento de dióxido de titanio divulgada en el presente documento proviene de la combinación de los tres componentes del paquete dispersante, el agente neutralizante, el componente dispersante y el componente de alcohol polihídrico. Ninguno de estos componentes es efectivo individualmente. Para confirmar esto, se realizaron los siguientes experimentos.
Se tomó la torta de filtración de dióxido de titanio húmedo del Ejemplo 2 y se dividió en dos partes iguales, cada una de las cuales contenía 1000 g de pigmento seco. Cada parte se pesó en un recipiente de acero inoxidable, en concreto: (i) al primer recipiente, se le añadió una mezcla química de 10,61 g de una solución acuosa de trimetilolpropano al 33 % y 1,48 g de Pat-Add 603 (un dispersante polimérico de Patcham Ltd.); y (ii) al segundo recipiente se le añadió una mezcla química de 10,61 g de una solución acuosa de trimetilolpropano al 33 % y 3,0 g de 2-amino-2-metil-1,3-propanodiol. La mezcla química se mezcló con la torta de filtración en los recipientes. A continuación, la torta de filtración de dióxido de titanio tratada se secó en un horno a 115 °C hasta un contenido de humedad inferior al 1 %. El pigmento seco se trituró para producir un polvo de pigmento seco. A continuación, el polvo de pigmento seco se micronizó con vapor utilizando una relación en peso de vapor a pigmento de 1:2,5 con una presión del inyector de vapor ajustada a 1,10 MPa (160 psi) y una presión del anillo micronizador ajustada a 0,81 MPa (118 psi). Las muestras de pigmento resultantes se sometieron a un ensayo de la propiedad de mezclado como se describe en el Ejemplo 1, y los resultados se presentan en la Tabla 1. Otros productos químicos individuales, Tamol 1124 (sal de amonio del copolímero de ácido acrílico hidrófilo), Pat-Add 603 (dispersante polimérico) y Cublen 8514 GR (ácido 1-h idroxietilidendifosfónico, forma de sal de sodio), también se usaron por separado con TMP para formar el pigmento mezclable y se ensayaron las propiedades de mezclado. Los resultados se presentan en la Tabla 1.
Ensayo de pigmentos mezclables en pinturas
Ejemplo de ensayo 2: Ensayo de pigmentos convencionales y mezclables en la formulación de pintura acrílica brillante
En cada ensayo, se prepararon una muestra y un patrón en formulaciones idénticas como se muestra en la tabla. La cantidad real de suspensión utilizada se ajustó en base al porcentaje de sólidos. También se ajustó el agua. A continuación, ambas pinturas se dispusieron 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 sesenta grados usando un medidor de brillo. Los valores CIE L* y b* de la pintura secada se midieron usando un espectrofotómetro de esfera integrante y estos valores se usaron para calcular la intensidad del tinte y el tonto de tinte.
La intensidad del tinte se calculó usando la ecuación de Kubelka Munk donde:
Intensidad del tinte 
(Valor asignado)
donde: K = Absorbancia del pigmento de negro de carbono
S = Dispersión de pigmento de dióxido de titanio
El tono del tinte se calculó de la siguiente manera:
Tono del Tinte = b *muestra - b*patrón + Valor asignado
T l 2. Pr i in r l r n i m n m z l l
Los datos anteriores indican que los pigmentos mezclables no tienen ningún impacto negativo sobre las propiedades del pigmento. Solo se observaron mejoras en las propiedades ópticas.
Ejemplo de ensayo 2: Ajuste de la intensidad del tinte de la pintura con pigmento mezclable
Durante la fabricación de la pintura, la baja intensidad del tinte (TS) es uno de los principales factores que hacen que el lote no cumpla con las especificaciones. El pigmento de dióxido de titanio debe añadirse posteriormente para aumentar la intensidad del tinte. Sin embargo, el pigmento de dióxido de titanio tradicional tiene que ser molido para elaborar la dispersión de pigmento antes de la adición posterior. Este ejemplo demostrará la ventaja de la composición de pigmento de dióxido de titanio divulgada en el presente documento en la solicitud para el ajuste de TS.
El control 1 era una formulación de pintura de látex de alto brillo de 0,38 m3 (100 galones). El control 2 era igual que el control 1 excepto que tenía 0,01 m3 (3 galones) adicionales de agua sobre los 0,38 m3 (100 galones) de la formulación del control 1 para simular la pintura TS fuera de especificación causada por el exceso de agua. La
composición de pigmento divulgada en el presente documento en forma seca se mezcló a mano para formar una suspensión que luego se añadió directamente a la pintura de Control 2 para aumentar la TS. El peso del pigmento de dióxido de titanio añadido posteriormente fue del 7 % basado en el peso total del dióxido de titanio en la fórmula. Cuando se mezcla a mano la suspensión mezclable, la composición de pigmento seco se agitó en agua con un bajalenguas a mano para lograr un contenido de sólidos del 72 %. Los resultados se muestran en la tabla a continuación. Los datos indican que la adición posterior de la composición de pigmento de dióxido de titanio divulgada en el presente documento podría ajustar fácilmente la intensidad del tinte sin un impacto negativo sobre las propiedades ópticas de la pintura. Con la composición de pigmento divulgada en el presente documento, se evitó el proceso de trituración del pigmento de dióxido de titanio al realizar el ajuste de la TS.
Control 1: Formulación de pintura acrílica brillante de 0,38 m3 (100 galones).
Control 2: igual que el Control 1 excepto que tenía 0,01 m3 (3 galones) adicionales de agua respecto a los 0,38 m3 (100 galones) de la formulación del Control 1 para simular una pintura TS fuera de especificación por exceso de agua.
El ajuste de la TS del control 2 puede ser mediante la adición posterior de una suspensión mezclable mezclada manualmente o la adición posterior directa de la composición de pigmento seco a la pintura.
Tabla 3. Propiedades de la pintura utilizando pigmento mezclable que ilustran el ajuste de la intensidad del tinte
m i n l i i n ri r l i m n m z l l
Por tanto, los pigmentos, composiciones y métodos están bien adaptados para lograr los fines y ventajas mencionados, así como los que les son inherentes. Los ejemplos particulares divulgados anteriormente son solamente ilustrativos, dado que los presentes pigmentos, composiciones y métodos pueden modificarse y ponerse en práctica de maneras diferentes pero equivalentes que son evidentes para los expertos en la materia que tienen el beneficio de las enseñanzas del presente documento. Por lo tanto, es evidente que los ejemplos ilustrativos particulares divulgados anteriormente pueden alterarse o modificarse. Aunque los pigmentos, composiciones y métodos se describen en términos de "que comprenden", "que contienen", "que tienen", o "que incluyen" diversos componentes o etapas, los pigmentos, composiciones y métodos también pueden, en algunos ejemplos, "consistir esencialmente en" o "consistir en" los diversos componentes y etapas. Siempre que se divulgue un intervalo numérico con un límite inferior y un límite superior, cualquier número y cualquier intervalo incluido que caiga dentro del intervalo se divulgan específicamente. En particular, cada intervalo de valores (de la forma, "de aproximadamente a a aproximadamente b", o, de forma equivalente, "de aproximadamente a a b", o, de forma equivalente, "de aproximadamente a-b") divulgado en el presente documento debe entenderse que establece todos los números e intervalos abarcados dentro del intervalo más amplio de valores. Asimismo, los términos de las reivindicaciones tienen su significado claro y habitual, a menos que el titular de la patente defina explícita y claramente lo contrario.
Claims (13)
1. Una composición de pigmento de dióxido de titanio para uso en una formulación de pintura de látex de base acuosa, que comprende:
una pluralidad de partículas de dióxido de titanio; y
un paquete dispersante depositado sobre las superficies de dichas partículas de dióxido de titanio en una cantidad que no mayor de aproximadamente el 5 % en peso basado en el peso combinado de dichas partículas de dióxido de titanio y dicho paquete dispersante, incluyendo dicho paquete dispersante:
al menos un agente neutralizante no volátil seleccionado del grupo de compuestos orgánicos que tienen al menos un grupo funcional amina y al menos un grupo funcional hidroxi, sales alcalinas inorgánicas y combinaciones de los mismos;
al menos un componente dispersante seleccionado del grupo de dispersantes monoméricos de bajo peso molecular, dispersantes poliméricos y combinaciones de los mismos; y
al menos un componente de alcohol polihídrico,
en donde dicha composición de pigmento de dióxido de titanio está en forma seca.
2. La composición de pigmento de dióxido de titanio de la reivindicación 1, en donde dichas partículas de dióxido de titanio se forman mediante el proceso de cloruro.
3. La composición de pigmento de dióxido de titanio de la reivindicación 1, en donde dichas partículas de dióxido de titanio tienen al menos un recubrimiento inorgánico depositado sobre las superficies de las mismas, en donde dicho(s) recubrimiento(s) inorgánico(s) se selecciona(n) del grupo de recubrimientos de óxido metálico, recubrimientos de hidróxido metálico y combinaciones de los mismos,
opcionalmente en donde dicho(s) recubrimiento(s) inorgánico(s) se selecciona(n) del grupo de recubrimientos de sílice, recubrimientos de alúmina, recubrimientos de zirconio y combinaciones de los mismos.
4. La composición de pigmento de dióxido de titanio de la reivindicación 1, en donde dicho paquete dispersante está presente en dicha composición de pigmento en una cantidad no superior a aproximadamente el 2 % en peso basado en el peso combinado de dichas partículas de dióxido de titanio y dicho paquete dispersante.
5. La composición de pigmento de dióxido de titanio de la reivindicación 1, en donde dichos compuestos orgánicos que tienen al menos un grupo funcional amina y al menos un grupo funcional hidroxi se seleccionan del grupo de hidroxilos de alquilamina, hidroxilos de aminas aromáticas y combinaciones de los mismos,
opcionalmente en donde dichos compuestos orgánicos que tienen al menos un grupo funcional amina y al menos un grupo funcional hidroxi se seleccionan del grupo de 2-amino-2-metil-1,3-propanodiol, 2-amino-2-etil-1,3-propanodiol, tris(hidroximetil)aminometano, trietanolamina, N-butil-dietanolamina, dimetilglucamina y combinaciones de los mismos.
6. La composición de pigmento de dióxido de titanio de la reivindicación 1, en donde dichas sales alcalinas inorgánicas se seleccionan del grupo de carbonatos de metales alcalinos, bicarbonatos de metales alcalinos y combinaciones de los mismos.
7. La composición de pigmento de dióxido de titanio de la reivindicación 1, en donde dichos dispersantes monoméricos de bajo peso molecular se seleccionan del grupo de fosfatos, ácidos carboxílicos, ácidos di o tricarboxílicos, fosfonatos, ácidos carboxílicos basados en fosfonatos y combinaciones de los mismos,
opcionalmente en donde dichos dispersantes monoméricos de bajo peso molecular se seleccionan del grupo de hexametafosfato de sodio, ácidos carboxílicos de fosfato, sales de ácidos carboxílicos de fosfato, ácidos hidroxil carboxílicos, sales de ácidos hidroxicarboxílicos y combinaciones de los mismos.
8. La composición de pigmento de dióxido de titanio de la reivindicación 1, en donde dichos dispersantes poliméricos son moléculas poliméricas que contienen uno o más grupos funcionales de compuestos seleccionados del grupo de aminas, ácidos carboxílicos, ácidos sulfónicos, ácidos fosfónicos, ácidos fosfóricos, sales de aminas, sales de ácidos carboxílicos, sales de ácidos sulfónicos, sales de ácidos fosfónicos, sales de ácidos fosfóricos y combinaciones de los mismos,
opcionalmente en donde dichos dispersantes poliméricos se seleccionan del grupo de ácido poliacrílico, copolímeros de ácido poliacrílico, sales de ácido poliacrílico y copolímeros de ácido poliacrílico, copolímeros de ácido maleico, sales de copolímeros de ácido maleico y combinaciones de los mismos.
9. La composición de pigmento de dióxido de titanio de la reivindicación 1, en donde dichos componentes de alcohol polihídrico se seleccionan del grupo de polioles de cadena lineal de alquilo, polioles de cadena ramificada de alquilo y combinaciones de los mismos,
opcionalmente en donde dichos componentes de alcohol polihídrico se seleccionan del grupo de trimetilolpropano, ditrimetilolpropano, glicerol, diglicerol, pentaeritritol, manitol y combinaciones de los mismos.
10. Un método para formar una composición de pigmento de dióxido de titanio mezclable para su uso en una formulación de pintura de látex de base acuosa, que comprende:
proporcionar una pluralidad de partículas de dióxido de titanio;
proporcionar un paquete dispersante, incluyendo dicho paquete dispersante:
al menos un agente neutralizante no volátil seleccionado del grupo de compuestos orgánicos que tienen al menos un grupo funcional amina y al menos un grupo funcional hidroxi, sales alcalinas inorgánicas y combinaciones de los mismos;
al menos un componente dispersante seleccionado del grupo de dispersantes monoméricos de bajo peso molecular, dispersantes poliméricos y combinaciones de los mismos; y
al menos un componente de alcohol polihídrico;
depositar dicho paquete dispersante sobre las superficies de dichas partículas de dióxido de titanio en una cantidad no superior a aproximadamente el 5 % en peso basado en el peso combinado de dichas partículas de dióxido de titanio y dicho paquete dispersante; y
después de depositar dicho paquete dispersante sobre las superficies de dichas partículas de dióxido de titanio, secar dichas partículas de dióxido de titanio.
11. El método de la reivindicación 10, que comprende además:
proporcionar un medio acuoso; y
dispersar dicha composición de pigmento de dióxido de titanio seco en dicho medio acuoso para formar una suspensión de composición de pigmento de dióxido de titanio mezclable.
12. El método de la reivindicación 10 o la reivindicación 11, en donde dichas partículas de dióxido de titanio son partículas de dióxido de titanio en bruto, y dicho método comprende además:
antes de depositar dicho paquete dispersante sobre dichas superficies de dichas partículas de dióxido de titanio en bruto, moler dichas partículas de dióxido de titanio hasta un tamaño de partícula deseado y filtrar y lavar dichas partículas de dióxido de titanio molidas para formar una torta de filtración de pigmento húmedo;
en donde dicho paquete dispersante se deposita sobre dichas superficies de dichas partículas de dióxido de titanio mezclando dicho paquete dispersante con dicha torta de filtración de pigmento húmedo.
13. El método de la reivindicación 12, que comprende además, antes de dispersar dicha composición de pigmento de dióxido de titanio en dicho medio acuoso,
secar dicha torta de filtración de pigmento húmedo para formar una torta de filtración de pigmento seco; triturar dicha torta de filtración de pigmento seco para formar una torta de filtración de pigmento triturado; y micronizar con vapor dicha torta de filtración triturada para formar dicha composición de pigmento de dióxido de titanio.
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