ES2327393T3 - Pigmentos de dioxido de titanio de brillo y/o durabilidad mejorados. - Google Patents
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Abstract
Método para preparar un pigmento de dióxido de titanio con brillo y/o durabilidad mejorados, que comprende: a) el tratamiento del dióxido de titanio con un compuesto de circonio libre de sulfato para formar una primera capa sobre el dióxido de titanio consistente en óxido de circonio libre de sulfato; y b) el tratamiento del dióxido de titanio tratado con circonio con un compuesto de aluminio libre de sulfato para formar una segunda capa que comprende óxido de aluminio libre de sulfato, para producir el pigmento de dióxido de titanio con brillo y/o durabilidad mejorados.
Description
Pigmentos de dióxido de titanio de brillo y/o
durabilidad mejorados.
El dióxido de titanio (TiO_{2}) es un
importante pigmento en la fabricación de pinturas, plásticos y
revestimientos. Se ha realizado un considerable esfuerzo de
investigación para elaborar pigmentos de dióxido de titanio con las
propiedades deseables (es decir, pequeño tamaño de partícula, brillo
y durabilidad).
El dióxido de titanio se elabora comercialmente
en dos formas cristalinas polimórficas, concretamente en la forma
rutilo, que puede obtenerse tanto mediante el procedimiento del
cloruro como mediante el procedimiento del sulfato, y la forma
anatasa, que se obtiene mediante el procedimiento del sulfato. Estos
procedimientos son ya bien conocidos en el estado de la técnica
anterior.
Las formas anatasa y rutilo del TiO_{2} no
sólo se diferencian por sus estructuras cristalográficas, sino
también por el tipo y la cantidad de superficie y otras impurezas
resultantes de sus diferentes métodos de obtención. Estas impurezas
pueden producir una aglomeración de partículas y repercutir en la
distribución granulométrica y, finalmente, en el brillo y/o la
durabilidad del pigmento.
El estado anterior de la técnica da a conocer un
método de añadir distintas sustancias químicas antes o durante la
formación del dióxido de titanio, para impedir el crecimiento y una
aglomeración no deseada del dióxido de titanio, los cuales podrían
repercutir en el brillo y la durabilidad del producto final. Por
ejemplo, en el procedimiento del cloruro, el dióxido de titanio se
obtiene haciendo reaccionar tetracloruro de titanio (TiCl_{4})
con oxígeno. El estado anterior de la técnica describe la adición de
tricloruro de aluminio (AlCl_{3}) con TiCl_{4} para promover de
forma importante la formación de dióxido de titanio rutilo. Un modo
de reducir el tamaño de partícula y los aglomerados es añadir un
haluro de silicio (es decir tetracloruro de silicio). La reacción
entre el tetracloruro de silicio (SiCl_{4}) y el oxígeno conduce a
la formación de sílice, que reduce la velocidad de sinterización
del óxido de titanio y tiene como resultado partículas más pequeñas
y una menor cantidad de aglomerados. Lamentablemente, la adición de
SiCl_{4} favorece la formación de anatasa no deseada, lo que
puede tener como resultado un pigmento menos
duradero.
duradero.
Otras referencias del estado anterior de la
técnica dan a conocer el tratamiento de dióxido de titanio una vez
producido el pigmento. Por ejemplo, el estado anterior de la técnica
da a conocer una mejora del brillo y de la durabilidad de un
pigmento de dióxido de titanio mediante su revestimiento o
sometiendo a un tratamiento en húmedo el pigmento con compuestos
inorgánicos. Los procedimientos de tratamiento en húmedo son ya
conocidos en el estado anterior de la técnica y normalmente
conllevan la precipitación de revestimientos de óxido hidratado
sobre el pigmento de dióxido de titanio a partir de soluciones de
sales metálicas. Como revestimientos de pigmento pueden mencionarse
óxidos e hidróxidos de alúmina, sílice, circonio y fosfato. Estos
procedimientos de tratamiento en húmedo pueden dar como resultado
un pigmento más duradero y con un brillo mejorado.
La patente U.S. nº 4.405.376 describe un modo de
mejorar el brillo y la durabilidad mediante el revestimiento del
dióxido de titanio con un revestimiento interno de SnO_{2} y
ZrO_{2}. En particular, se utiliza el óxido de circonio en
combinación con óxido de estaño en la primera capa y luego se
utiliza un revestimiento de óxido de aluminio para la capa
exterior.
El documento EP 0 406 194 A1 describe un dióxido
de titanio que contiene compuestos sulfato, por ejemplo sulfato de
titanilo, como compuesto de dióxido de titanio soluble en ácido, que
se mezcla con un compuesto fosfato para obtener un fosfato de
titanio sobre el pigmento de dióxido de titanio. Sobre el fosfato de
titanio se deposita un compuesto de circonio obtenido a partir de
sulfato de circonio.
El documento WO 98/32803 describe un pigmento de
dióxido de titanio revestido secuencialmente con una primera capa
de hidróxido de circonio, una segunda capa de hidróxido de titanio,
una tercera capa de fosfato y sílice y una cuarta capa de
aluminio.
El documento GB 2.271.765 describe un pigmento
de dióxido de titanio revestido con sílice densa, existiendo una
primera capa de circonio, titanio, aluminio, silicio, calcio o
magnesio y luego la capa de sílice.
La patente US nº 4.224.080 describe un pigmento
de dióxido de titanio tratado con óxido de aluminio y después con
otro óxido hidratado, por ejemplo de cerio, antimonio, silicio,
titanio, circonio y estaño. En particular, el dióxido de titanio se
reviste por coprecipitación de óxido de aluminio y óxido de
titanio.
En general, se sabe que los compuestos
inorgánicos mejoran la durabilidad, la dispersibilidad y/o el brillo
del pigmento de dióxido de titanio. Sin embargo, algunos
revestimientos pueden provocar la formación de aglomerados que
suelen causar dificultades a la hora de dispersar los pigmentos en
diversas composiciones, reduciendo así el brillo y la
durabilidad.
\newpage
En base a lo anterior, existe aún una necesidad
de pigmentos de dióxido de titanio que tengan un brillo y/o una
durabilidad mejorados. Estos pigmentos son útiles en la fabricación
de pinturas, plásticos y otros sistemas de revestimiento.
\vskip1.000000\baselineskip
La presente invención proporciona pigmentos de
dióxido de titanio con un tamaño de partícula reducido y un brillo
y/o una durabilidad mejorados y métodos para la preparación de estos
pigmentos. Los pigmentos de dióxido de titanio preferentes de la
presente invención están sustancialmente libres de sulfatos.
En una forma de realización, la presente
invención proporciona un método para preparar un pigmento de dióxido
de titanio con brillo y/o durabilidad mejorados que comprende:
tratar el dióxido de titanio con diversas sales metálicas bajo
condiciones adecuadas para formar el pigmento de dióxido de titanio
de brillo y/o durabilidad mejorados, siendo como mínimo una de las
múltiples sales metálicas capaz de suministrar un anión
monovalente.
En otra forma de realización, la presente
invención proporciona un método para preparar un pigmento de dióxido
de titanio con brillo y/o durabilidad mejorados que comprende:
tratar en húmedo el dióxido de titanio con un compuesto de
aluminio, con un compuesto de circonio capaz de
suministrar un anión monovalente y con un compuesto de fosfato,
bajo condiciones adecuadas para formar el pigmento de dióxido de
titanio de brillo y/o durabilidad mejorados.
En aún otra forma de realización, la presente
invención proporciona un método para preparar un pigmento de
dióxido de titanio de brillo y/o durabilidad mejorados que
comprende: tratar en húmedo una suspensión acuosa de dióxido de
titanio con un compuesto de aluminio, con un compuesto de circonio
capaz de suministrar un anión monovalente y con un compuesto de
fosfato, bajo condiciones adecuadas para formar el pigmento de
dióxido de titanio de brillo y/o durabilidad mejorados.
En una forma de realización ilustrativa, la
presente invención proporciona un pigmento de dióxido de titanio de
brillo y/o durabilidad mejorados obtenido por un método que
comprende: tratar en húmedo el dióxido de titanio con un compuesto
de aluminio, con un compuesto de circonio capaz de suministrar un
anión monovalente y con un compuesto de fosfato, bajo condiciones
adecuadas para formar el pigmento de dióxido de titanio de brillo
y/o durabilidad mejorados.
En otra forma de realización ilustrativa, la
presente invención proporciona un pigmento de dióxido de titanio de
brillo y/o durabilidad mejorados obtenido por un método que
comprende: tratar en húmedo una suspensión acuosa de dióxido de
titanio con un compuesto de aluminio, con un compuesto de circonio
capaz de suministrar un anión monovalente y con un compuesto de
fosfato, bajo condiciones adecuadas, para formar el pigmento de
dióxido de titanio de brillo y/o durabilidad mejorados.
En aún otra forma de realización ilustrativa, la
presente invención proporciona un pigmento de dióxido de titanio
que está sustancialmente libre de sulfatos y que tiene un brillo y/o
una durabilidad mejorados y que comprende: una base de dióxido de
titanio tratada superficialmente con un compuesto de aluminio, un
compuesto de circonio y un compuesto de fosfato.
Para una mejor comprensión de la presente
invención, junto con otras y adicionales formas de realización, se
hace referencia a la descripción siguiente, considerada en conjunto
con los ejemplos, cuyo alcance se expone en las reivindicaciones
anexas.
\vskip1.000000\baselineskip
En la preparación de las formas de realización
preferentes de la presente invención pueden utilizarse diversas
alternativas para facilitar los objetivos de la invención. Estas
formas de realización se presentan como una ayuda para la
comprensión de la invención y no tienen, ni debería interpretarse
que tienen, la finalidad de limitar la invención en modo alguno.
Están incluidas todas las alternativas, modificaciones y
equivalentes que puedan resultar obvias para el técnico medio en la
materia a la lectura de la presente exposición.
Esta descripción no es un manual básico sobre la
producción de pigmentos de TiO_{2}; los conceptos básicos ya
conocidos por los técnicos en el campo de la producción de TiO_{2}
no se explican en detalle. Conceptos tales como la selección del
reactor apropiado, de los aditivos para la producción de TiO_{2} o
de las condiciones adecuadas para el tratamiento en húmedo (es
decir temperatura, pH, tiempos de permanencia, etc.) son fácilmente
determinables por las personas especializadas en este sector y se
han descrito ya en general en el estado anterior de la técnica. Por
tanto, con respecto a estas cuestiones dirigimos su atención a los
textos y referencias apropiados ya conocidos por los técnicos en la
materia.
Los pigmentos de dióxido de titanio de la
presente invención se preparan partiendo de partículas base de
dióxido de titanio. Las partículas base de dióxido de titanio se
producen comercialmente en dos formas cristalinas, concretamente en
la forma rutilo, que se produce normalmente mediante los
procedimientos del cloruro y del sulfato, y en la forma anatasa,
que se produce normalmente mediante el procedimiento del sulfato.
Ambos procedimientos son ya bien conocidos por los técnicos en la
materia. La presente invención es aplicable a ambas formas, rutilo
y anatasa, de los pigmentos de TiO_{2}.
Preferentemente, el pigmento de dióxido de
titanio base está sustancialmente libre de sales metálicas capaces
de generar aniones polivalentes, es decir aniones sulfato
(SO_{4}^{2-}). Así, la presente invención prevé el tratamiento
de la base de dióxido de titanio con al menos una sal metálica capaz
de generar aniones monovalentes. Entre las sales metálicas capaces
de generar aniones monovalentes adecuadas se incluyen haluros de
silicio, tales como SiBr_{4}, SiF_{4}, SiI_{4}, SiCl_{4},
haluros de aluminio, como AlCl_{3}, AlBr_{3} y AlI_{3}, y
haluros de circonio, tales como ZrCl_{4}. Estas sales metálicas
pueden introducirse en el reactor antes o durante la formación del
TiO_{2} sioguiendo métodos ya conocidos en el estado anterior de
la técnica.
Tal como se utiliza aquí, "sustancialmente
libre de sulfato" significa que el TiO_{2} está
fundamentalmente libre de aniones sulfato adsorbidos en la
estructura base del TiO_{2}. Puede obtenerse una base de TiO_{2}
sustancialmente libre de sulfatos limitando el contenido de sulfato
en los reactivos, esto es utilizando sales metálicas capaces de
generar aniones monovalentes. Alternativamente, puede obtenerse una
base de TiO_{2} sustancialmente libre de sulfato lavando la base
de TiO_{2} para eliminar los iones sulfato estructurales. El
pigmento de TiO_{2} está libre de sulfato preferentemente en como
mínimo un 99% y en especial en un 99,9% o más.
En una forma de realización de la presente
invención, una vez producidas las partículas base de TiO_{2}, la
base se somete a una trituración o molienda en húmedo por métodos ya
conocidos en el estado anterior de la técnica, para proporcionar
una base con un tamaño de partícula sustancialmente uniforme. La
partícula base tiene preferentemente un rango de tamaño inferior a
aproximadamente 1,0 micrómetro (micra), en especial entre
aproximadamente 0,1 micrómetros (micras) y aproximadamente
0,5 micrómetros (micras) y en particular entre
aproximadamente 0,1 micrómetros (micras) y aproximadamente
0,3 micrómetros (micras).
Preferentemente, las partículas de TiO_{2}
base se incorporan a una suspensión acuosa, donde se tratan en
húmedo. Las suspensiones base de dióxido de titanio pueden obtenerse
por métodos ya conocidos en el estado anterior de la técnica.
Preferentemente, la suspensión tiene un contenido en sólidos de
TiO_{2} superior a aproximadamente un 5%, en especial inferior a
un 75% y en particular la suspensión de TiO_{2} tiene un
contenido en sólidos de TiO_{2} superior a aproximadamente un
30%.
Típicamente, el pH de la suspensión puede ser
determinado por los técnicos en la materia y ajustarse a un rango
de pH deseado por métodos ya conocidos en el estado anterior de la
técnica. Por ejemplo, si es necesario ajustar el pH de la
suspensión, este ajuste puede realizarse añadiendo simplemente un
ácido adecuado o una base adecuada. Entre los ácidos adecuados se
incluyen ácidos solubles en agua, tales como ácido clorhídrico,
ácido nítrico y similares. El pH de la suspensión inicial es
preferentemente de al menos 3,4. Entre las bases adecuadas se
incluyen bases alcalinas solubles en agua, tales como amoníaco,
hidróxido sódico u otras bases alcalinas adecuadas.
En la forma de realización especialmente
preferente de la presente invención, la base dióxido de titanio se
trata en húmedo. Del estado anterior de la técnica ya son conocidos
métodos de tratamiento en húmedo, los cuales suelen implicar la
precipitación de compuestos de óxido hidratado sobre la base de
dióxido de titanio. Entre los compuestos adecuados para su
utilización en la presente invención se incluyen compuestos de
aluminio, circonio y fosfato. Estos compuestos son capaces de
proporcionar revestimientos de óxido u óxido hidratado sobre las
partículas de dióxido de titanio base.
Sin aludir a ninguna teoría en particular, se ha
descubierto que las sales metálicas solubles con aniones
polivalentes (es decir iones sulfato (SO_{4}^{2-})) tienden a
permanecer estructuralmente en el pigmento debido al intercambio de
iones entre la superficie del pigmento y el revestimiento. Un lavado
convencional no elimina estos aniones polivalentes. Los aniones
polivalentes solubles presentes después de haberse sometido el
pigmento de dióxido de titanio a un tratamiento superficial pueden
provocar una floculación, reduciendo la dispersabilidad y, con
ello, la opacidad del producto final, así como el brillo y/o la
durabilidad del pigmento. Las sales metálicas con aniones
monovalentes (es decir cloruro, bromuro, acetato, fluoruro) tienen
una menor tendencia a flocular, con lo que se mejoran la
dispersabilidad y la opacidad del producto final, así como el
brillo y/o la durabilidad del pigmento de dióxido de titanio.
Entre los compuestos de aluminio añadidos a la
suspensión se incluyen compuestos de aluminio acuosos, por ejemplo
aluminatos de metales alcalinos solubles en agua. Como aluminatos de
metales alcalinos solubles en agua pueden mencionarse, pero sin
limitarse a ellos, aluminato de sodio o aluminato de potasio. Como
otros compuestos de aluminio pueden mencionarse haluros de
aluminio, tales como cloruro de aluminio, bromuro de aluminio y
similares. Con especial preferencia, el compuesto de aluminio está
sustancialmente libre de sulfatos y comprende aluminato de
sodio.
El porcentaje en peso del compuesto de aluminio
puede variar dependiendo del tratamiento en húmedo. Preferentemente,
el compuesto de aluminio se añade a la suspensión en una cantidad
suficiente como para proporcionar entre aproximadamente un 0,5% y
aproximadamente un 5,0% en peso de Al_{2}O_{3}, en especial
entre aproximadamente un 1,0% y aproximadamente un 3,0% en peso de
Al_{2}O_{3}, con respecto al peso total del pigmento de dióxido
de
titanio.
titanio.
Para los fines de la presente invención puede
utilizarse, bajo las condiciones de trabajo de los métodos de la
presente invención, cualquier compuesto de circonio soluble en agua
capaz de suministrar aniones monovalentes. Entre los compuestos de
circonio adecuados para su utilización en la presente invención se
incluyen aniones monovalentes que comprenden circonio, tales como,
por ejemplo, acetato de circonio, haluros de circonio, tal como
cloruro de circonio, oxicloruro de circonio y similares. Con
especial preferencia, el compuesto de circonio está sustancialmente
libre de sulfato y comprende oxicloruro de circonio.
El porcentaje en peso del compuesto de circonio
puede variar dependiendo de la capa precipitada sobre la base de
dióxido de titanio. Preferentemente, el compuesto de circonio
precipita en una cantidad de entre aproximadamente un 0,1% y
aproximadamente un 3,0% en peso de ZrO_{2}, en especial entre
aproximadamente un 0,1% y aproximadamente un 0,4% en peso de
ZrO_{2}, con respecto al peso total del pigmento de dióxido de
titanio.
Entre los compuestos de fosfato adecuados a
añadir a la suspensión se incluye cualquier compuesto de fosfato
soluble en agua capaz de suministrar un fosfato insoluble para su
deposición sobre la base de dióxido de titanio bajo condiciones de
trabajo adecuadas. Entre los compuestos de fosfato adecuados para su
utilización en la presente invención se incluyen compuestos de
fosfato solubles en agua tales como, por ejemplo, pirofosfato
tetrapotásico, polifosfato sódico, pirofosfato tetrasódico,
tripolifosfato sódico, tripolifosfato potásico, hexametafosfato
sódico, ácido fosfórico y similares. Con especial preferencia, el
compuesto de fosfato soluble en agua está sustancialmente libre de
sulfato y comprende hexametafosfato sódico.
El porcentaje en peso del compuesto de fosfato
puede variar dependiendo del tratamiento en húmedo. Preferentemente,
el compuesto de fosfato proporciona entre aproximadamente un 0,1% y
aproximadamente un 1,0% en peso de P_{2}O_{5}, en especial
entre aproximadamente un 0,1% y aproximadamente un 0,5% en peso,
suministrando P_{2}O_{5} insoluble, con respecto al peso total
del pigmento de dióxido de titanio.
La temperatura de la suspensión puede
determinarse fácilmente por los técnicos en la materia de forma que
se facilite el proceso de tratamiento por vía húmeda. La suspensión
puede calentarse utilizando medios de calentamiento convencionales
ya conocidos por los técnicos en la materia, por ejemplo mediante
vapor.
El orden de la adición no es crítico para la
presente invención. Así, en una forma de realización, la presente
invención prevé la adición de compuestos de aluminio, circonio y
fosfato en cualquier orden.
Una vez completada la adición de los compuestos
de aluminio, circonio y fosfato, se recupera el pigmento de dióxido
de titanio resultante mediante filtración. Preferentemente, el
pigmento se lava, de modo que queda sustancialmente libre de sales
(si las hay) adheridas al pigmento y/o no adheridas al pigmento, se
seca y a continuación se somete a una molienda final con técnicas
de molienda por chorro ya conocidas en el estado anterior de la
técnica. El pigmento lavado y secado se microniza preferentemente en
un micronizador de vapor o de aire, a intensidades ya conocidas por
los técnicos en la materia.
Opcionalmente, durante la micronización por
vapor o por aire puede añadirse al pigmento un poliol, por ejemplo
trimetilolpropano (TMP), trimetiloletano (TME) o pentaeritrita y
similares. En la forma de realización especialmente preferente, se
añade TMP en una cantidad de entre aproximadamente un 0,2% y un
0,4%, con respecto al peso del pigmento de dióxido de titanio.
Se ha descubierto sorprendentemente que los
pigmentos revestidos o tratados en húmedo producidos según los
métodos de la presente invención tienen un brillo y/o una
durabilidad mejorados. Estos pigmentos son multiuso y adecuados
para su utilización en pinturas, plásticos y revestimientos donde se
requiera tanto durabilidad como
brillo.
brillo.
El brillo se determina por métodos ya conocidos
en el estado anterior de la técnica. Preferentemente, el brillo se
determina incorporando el pigmento a una pintura y midiendo el
brillo por medio de un medidor de brillo. En el método
especialmente preferente, los pigmentos obtenidos mediante los
métodos de la presente invención se incorporan a pinturas con base
acrílica a un 40% de CVP (concentración en volumen de pigmento) y se
mide el brillo.
La durabilidad de los pigmentos de la presente
invención puede determinarse por métodos ya conocidos en el estado
anterior de la técnica. Como métodos para medir la durabilidad
pueden mencionarse la medida de la actividad fotocatalítica del
pigmento, la solubilidad en ácido de la base de dióxido de titanio,
la exposición natural y el ensayo con un aparato para producir
clima artificial (weatherometer). Con especial preferencia,
la durabilidad se mide mediante una exposición natural o un ensayo
con un aparato para producir un clima artificial. En este último
caso, los valores de brillo totales son la suma de las lecturas de
brillo individuales. Cuanto mayor es el total, tanto mejor es el
brillo y la durabilidad global del pigmento.
El ensayo con un aparato para producir un clima
artificial implica incorporar los pigmentos a, por ejemplo, una
pintura y someter la pintura a una exposición en un Weatherometer
Atlas y luego comparar los pigmentos revestidos con otros
pigmentos, esto es con pigmentos con contenido en sulfato. A
continuación se valoran los pigmentos en cuanto a su
durabilidad.
\newpage
Tal como se utiliza aquí, "brillo mejorado"
incluye un aumento de brillo en comparación con los pigmentos
producidos con aniones polivalentes, es decir sulfatos. El término
brillo aumentado incluye aumentos de entre aproximadamente un 1% y
aproximadamente un 100% o superiores, en comparación con los
pigmentos con aniones polivalentes, esto es sulfatos.
La durabilidad mejorada incluye un aumento de
durabilidad en comparación con los pigmentos producidos con aniones
polivalentes, esto es sulfatos. La durabilidad aumentada incluye
aumentos de entre aproximadamente un 1% y aproximadamente un 100% o
superior, en comparación con los pigmentos con aniones polivalentes,
esto es sulfatos.
Habiéndose descrito la invención en general,
ésta será más fácilmente comprensible gracias a la referencia
siguiente a los ejemplos siguientes, que se proporcionan a título
ilustrativo y no tienen la finalidad de limitar la presente
invención, a no ser que se especifique lo contrario.
\vskip1.000000\baselineskip
Los ejemplos siguientes se presentan como ayuda
para la comprensión de la invención y no tienen, ni debería
interpretarse que tienen, la finalidad de limitar la invención en
modo alguno. Están incluidas todas las alternativas, modificaciones
y equivalentes que puedan resultar obvias para el técnico medio en
la materia al leer la presente exposición.
Los ejemplos demuestran un brillo y/o una
durabilidad mejorados para los pigmentos de dióxido de titanio
producidos sin que, en esencia, existan aniones polivalentes (esto
es sulfatos) presentes durante el proceso de revestimiento
superficial. El alto potencial de brillo del pigmento está
relacionado con la distribución granulométrica final desarrollada
en la pintura y es también una función de la distribución del
pigmento de dióxido de titanio después de las operaciones de
fabricación. Por consiguiente, el menor tamaño y la distribución
maximizan el potencial de brillo cuando el pigmento se muele
mediante, por ejemplo, procedimientos con micronizador. Cuanto más
fácilmente se rompe un pigmento durante la molienda, tanto mejor es
el potencial de brillo para una energía de molienda dada.
Utilizando métodos de revestimiento sin sulfato, se ha descubierto
que es posible mejorar el potencial de brillo y la distribución
granulométrica finales del pigmento final.
\vskip1.000000\baselineskip
Ejemplo
1
Se preparó una suspensión base de dióxido de
titanio con un diámetro medio de 0,27 a 0,28 micrómetros
(micras) y una desviación geométrica estándar de 1,41 a 1,43, para
obtener una concentración de 325 g/l. La suspensión se agitó y se
calentó hasta 65ºC y se añadió el P_{2}O_{5} a partir de una
solución de hexametafosfato sódico. Se añadió a la suspensión
ZrO_{2} de una solución de cloruro de circonilo. Después de agitar
durante 10 minutos, se añadió HCl suficiente para reaccionar con la
primera adición de Al_{2}O_{3}, que se añadió a continuación en
forma de una solución de aluminato de sodio. Entonces se ajustó el
pH con HCl a como mínimo 3,4, si el pH era mayor en ese momento.
Después de agitar durante otros 10 minutos, se neutralizó la
suspensión a un pH de 5,5 con una solución de NaOH. A esto le
siguió una segunda adición de Al_{2}O_{3} de una solución de
aluminato de sodio. La suspensión se agitó durante 10 minutos y se
neutralizó a un pH de 6,3 con HCl. Después de agitar durante otros
10 minutos, se ajustó el pH a 6,3 y se procesó el pigmento. Tras
filtración y un lavado, el producto se secó por pulverización y se
micronizó por aire a una presión de inyector y anillo de molienda
de 896 kPa (130 psi), en presencia de trimetilpropano al
0,35%.
En la Tabla 1 se muestra la composición del
pigmento final (expresada en % de óxido con respecto al contenido
de TiO_{2} base).
\vskip1.000000\baselineskip
En el proceso de tratamiento en húmedo se
utilizaron diversas fuentes comerciales de sales de óxido de
circonio y las propiedades del producto obtenido utilizando
ZrOCl_{2} se comparan (Tabla 2) con las de las fuentes de
ZrOSO_{4}, es decir las versiones libres de sulfato y aquellas que
contienen sulfato.
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Se estudió la retención de brillo de una pintura
alquídica (Tabla 3) en condiciones de exposición a la intemperie
aceleradas, utilizando productos de las fuentes A, B, C, D y E
comerciales.
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Los valores de brillo total son la suma de las
lecturas individuales, cuanto mayor es el total, tanto mejor es la
durabilidad. La mejora en el potencial de brillo hallada en el
pigmento libre de sulfato se consideró también como una retención
del brillo y, por tanto, durabilidad mejorada.
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Ejemplo
2
Se repitió el procedimiento del Ejemplo 1
utilizando dos fuentes más de ZrOCl_{2} (F) y luego ZrOSO_{4}
(fuente D) en lugar de ZrOCl_{2}. Al mismo tiempo se midió también
la opacidad mediante el coeficiente de dispersión en una
formulación de pintura alquídica. El pigmento libre de sulfato
mostró un potencial de brillo y una opacidad mejorados (Tabla
4).
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Claims (30)
1. Método para preparar un pigmento de dióxido
de titanio con brillo y/o durabilidad mejorados, que comprende: a)
el tratamiento del dióxido de titanio con un compuesto de circonio
libre de sulfato para formar una primera capa sobre el dióxido de
titanio consistente en óxido de circonio libre de sulfato; y b) el
tratamiento del dióxido de titanio tratado con circonio con un
compuesto de aluminio libre de sulfato para formar una segunda capa
que comprende óxido de aluminio libre de sulfato, para producir el
pigmento de dióxido de titanio con brillo y/o durabilidad
mejorados.
2. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el compuesto de circonio es oxicloruro
de circonio y porque el compuesto de aluminio se selecciona de
entre el grupo consistente en aluminato de potasio, aluminato de
sodio, cloruro de aluminio y tricloruro de aluminio.
3. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque comprende además el tratamiento del
dióxido de titanio con un compuesto de fosfato seleccionado de
entre el grupo consistente en tripolifosfato potásico,
hexametafosfato sódico, pirofosfato tetrapotásico, polifosfato
sódico, pirofosfato tetrasódico, tripolifosfato sódico y ácido
fosfórico.
4. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el compuesto de circonio o el compuesto
de aluminio es capaz de suministrar un anión monovalente, siendo el
anión monovalente un halógeno seleccionado de entre el grupo
consistente en cloro, bromo y flúor.
5. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el compuesto de circonio comprende
oxicloruro de circonio.
6. Método según la reivindicación 1,
caracterizado porque el dióxido de titanio es anatasa o
rutilo.
7. Método según la reivindicación 2,
caracterizado porque el compuesto de aluminio comprende
aluminato de sodio y el compuesto de circonio comprende oxicloruro
de circonio.
8. Método según la reivindicación 5,
caracterizado porque que el compuesto de circonio comprende
de aproximadamente un 0,1 a aproximadamente un 2,0% en peso de
ZrO_{2}, con respecto al peso total del pigmento de dióxido de
titanio.
9. Método según la reivindicación 5,
caracterizado porque el compuesto de circonio comprende
aproximadamente un 0,3% en peso de ZrO_{2} con respecto al peso
total del pigmento de dióxido de titanio.
10. Método para preparar un pigmento de dióxido
de titanio con brillo y/o durabilidad mejorados, que comprende: el
tratamiento en húmedo de dióxido de titanio con un compuesto de
aluminio libre de sulfato para formar una capa de óxido de aluminio
libre de sulfato sobre el dióxido de titanio, el tratamiento en
húmedo del dióxido de titanio tratado con aluminio con un compuesto
de circonio libre de sulfato para formar una capa de óxido de
circonio libre de sulfato, produciendo así el pigmento de dióxido de
titanio con brillo y/o durabilidad mejorados.
11. Método según la reivindicación 10,
caracterizado porque el compuesto de aluminio se selecciona
de entre el grupo consistente en aluminato de potasio, aluminato de
sodio y cloruro de aluminio.
12. Método según la reivindicación 10,
caracterizado porque el compuesto de circonio es oxicloruro
de circonio.
13. Método según la reivindicación 10,
caracterizado porque el compuesto de circonio comprende de
aproximadamente un 0,1% a aproximadamente un 2,0% en peso de
ZrO_{2} con respecto al peso total del pigmento de dióxido de
titanio.
14. Método según la reivindicación 10 ó 13,
caracterizado porque el compuesto de circonio comprende
aproximadamente un 0,3% en peso de ZrO_{2} con respecto al peso
total del pigmento de dióxido de titanio.
15. Método según la reivindicación 10,
caracterizado porque comprende además el tratamiento del
dióxido de titanio con un compuesto de fosfato seleccionado de
entre el grupo consistente en tripolifosfato potásico,
hexametafosfato sódico, pirofosfato tetrapotásico, polifosfato
sódico, pirofosfato tetrasódico, tripolifosfato sódico y
ácido
fosfórico.
fosfórico.
16. Método según la reivindicación 10,
caracterizado porque el compuesto de circonio es capaz de
suministrar un anión monovalente que es un halógeno seleccionado de
entre el grupo consistente en cloro, bromo y flúor.
17. Método según la reivindicación 10,
caracterizado porque el dióxido de titanio es anatasa o
rutilo.
18. Método según la reivindicación 10, que
comprende: el tratamiento en húmedo de una suspensión acuosa de
dióxido de titanio con un compuesto de aluminio libre de sulfato
para formar una capa de óxido de aluminio libre de sulfato sobre el
dióxido de titanio, el tratamiento en húmedo del dióxido de titanio
tratado con aluminio con un compuesto de circonio libre de sulfato
capaz de suministrar un anión monovalente para formar una capa de
óxido de circonio libre de sulfato y el tratamiento en húmedo de la
capa de óxido de circonio con un compuesto de fosfato para producir
el pigmento de dióxido de titanio con brillo y/o durabilidad
mejorados.
19. Método según la reivindicación 18,
caracterizado porque el dióxido de titanio es anatasa o
rutilo.
20. Método según la reivindicación 18,
caracterizado porque el compuesto de aluminio comprende de
aproximadamente un 1% a aproximadamente un 3,0% en peso de
Al_{2}O_{3} con respecto al peso total del pigmento de dióxido
de titanio.
21. Método según la reivindicación 18,
caracterizado porque el compuesto de circonio comprende de
aproximadamente un 0,1% a aproximadamente un 2,0% en peso de
ZrO_{2} con respecto al peso total del pigmento de dióxido de
titanio.
22. Método según la reivindicación 18,
caracterizado porque el compuesto de fosfato comprende de
aproximadamente un 0,1% a aproximadamente un 2,0% en peso de
P_{2}O_{5} con respecto al peso total del pigmento de dióxido
de titanio.
23. Pigmento de dióxido de titanio que está
libre de sulfato y tiene un brillo y/o una durabilidad mejorados
que comprende: una base de dióxido de titanio tratada
superficialmente con un compuesto de aluminio libre de sulfato, un
compuesto de circonio libre de sulfato sobre el compuesto de
aluminio y un compuesto de fosfato sobre el compuesto de
circonio.
24. Pigmento de dióxido de titanio según la
reivindicación 23, caracterizado porque el compuesto de
circonio es oxicloruro de circonio.
25. Pigmento de dióxido de titanio según la
reivindicación 23, con brillo y/o durabilidad mejorados, producido
mediante tratamiento en húmedo de una suspensión acuosa de dióxido
de titanio con un compuesto de aluminio libre de sulfato para
formar una capa de óxido de aluminio libre de sulfato sobre el
dióxido de titanio, tratamiento en húmedo del dióxido de titanio
tratado con aluminio con un compuesto de circonio libre de sulfato
capaz de suministrar un anión monovalente para formar una capa de
óxido de circonio libre de sulfato y tratamiento en húmedo del
dióxido de titanio tratado con aluminio y circonio con un compuesto
de fosfato libre de sulfato, bajo condiciones adecuadas para
producir el pigmento de dióxido de titanio de brillo y/o durabilidad
mejorados.
26. Pigmento de dióxido de titanio según la
reivindicación 25, caracterizado porque el compuesto de
circonio es oxicloruro de circonio.
27. Pigmento de dióxido de titanio según la
reivindicación 23, caracterizado porque el compuesto de
aluminio comprende de aproximadamente un 1% a aproximadamente un
3,0% en peso de Al_{2}O_{3} con respecto al peso total de
pigmento de dióxido de titanio.
28. Pigmento de dióxido de titanio según la
reivindicación 23, caracterizado porque el compuesto de
circonio comprende de aproximadamente un 0,1% a aproximadamente un
2,0% en peso de ZrO_{2} con respecto al peso total de pigmento de
dióxido de titanio.
29. Pigmento de dióxido de titanio según la
reivindicación 23, caracterizado porque el compuesto de
fosfato comprende de aproximadamente un 0,1% a aproximadamente un
2,0% en peso de P_{2}O_{5} con respecto al peso total de
pigmento de dióxido de titanio.
30. Pigmento de dióxido de titanio libre de
sulfato y con un brillo y/o una durabilidad mejorados que comprende:
una base de dióxido de titanio tratada superficialmente con un
compuesto consistente en circonio libre de sulfato, un compuesto de
óxido de aluminio libre de sulfato sobre el compuesto de circonio
libre de sulfato y un compuesto de fosfato sobre el compuesto de
aluminio libre de sulfato.
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