FABRICACIÓN DE PIGMENTOS DE DIOXIDO DE TITANIO TRATADOS CON ÓXIDO MIXTO COPRECIPITADO.

Un procedimiento para fabricar un pigmento de dióxido de titanio,

incluido un tratamiento de superficie mediante el cual una pluralidad de óxidos inorgánicos o una combinación de uno o más óxidos inorgánicos con uno o más fosfatos inorgánicos se aplica a un pigmento base de dióxido de titanio a partir de un procedimiento con cloruro o a partir de un procedimiento con sulfato, que comprende las etapas de: a) preparar una pasta acuosa alcalina de pigmento base de dióxido de titanio a partir de un procedimiento con sulfato o con cloruro y en la que se ha disuelto al menos una fuente acuosa soluble en álcali de un óxido inorgánico; b) disolver al menos una fuente acuosa soluble en ácido de un óxido inorgánico y/o al menos una sal acuosa soluble en ácido de un catión capaz de formar un fosfato insoluble en agua en una solución acuosa de ácido sulfúrico; después c) añadir gradualmente dicha solución de ácido sulfúrico a la pasta acuosa alcalina de pigmento base de dióxido de titanio, siendo la cantidad de ácido sulfúrico añadida suficiente para alcanzar un valor de pH de la pasta final entre 4 hasta 8,5.

La presente invención se refiere a procedimientos para fabricar pigmentos de dióxido de titanio que incluyen un óxido inorgánico mixto coprecipitado o tratamiento de superficie con óxido/fosfato mixto. Los pigmentos resultantes son útiles en muchas industrias, incluidas las industrias de revestimientos, papel y plásticos.

El dióxido de titanio se usa como opacificante y colorante en muchas industrias, incluidas las industrias de revestimientos, papel y plásticos. En general, la eficacia del pigmento en dichas aplicaciones depende de con cuanta homogeneidad se puedaa dispersar el pigmento en un revestimiento, en plástico o en papel. Por este motivo, los pigmentos se manipulan bien, en general, en forma de un polvo finamente dividido. No obstante, los polvos de dióxido de titanio son, inherentemente, polvorientos y con frecuencia exhiben malas características de flujo del polvo, especialmente durante la formulación, la formación de compuestos y la fabricación de los productos finales. Aunque mediante prácticas de fabricación conocidas se pueden obtener polvos de flujo libre con bajas propiedades de espolvoreo, estos polvos normalmente exhiben reducidas propiedades opacificantes.

Con este fin se han desarrollado procedimientos químicos de modificación de pigmentos de dióxido de titanio para conseguir el equilibrio deseado de opacificidad del pigmento y características de flujo. Por ejemplo, en la técnica se sabe que las propiedades de humectación y de dispersión de los pigmentos de dióxido de titanio se pueden mejorar mediante exposición de un intermedio de dióxido de titanio (producido mediante un procedimiento con sulfato o cloruro) a ciertos tratamientos inorgánicos mediante el depósito de recubrimientos de óxido de metal inorgánico y/o de hidróxido metálico sobre la superficie del dióxido de titanio. Normalmente, estos tratamientos se consiguen mediante:

(1) dispersión del material intermedio (o bruto) en un medio acuoso usando un agente de dispersión, tal como un polifosfato,

(2) opcionalmente molturación en húmedo de la pasta resultante hasta conseguir un cierto tamaño de partícula deseado,

(3) precipitación de uno o más óxidos inorgánicos, tales como sílice o alúmina, sobre las superficies de las partículas de la pasta de dióxido de titanio,

(4) recuperación del pigmento de dióxido de titanio tratado con óxido inorgánico de la pasta acuosa mediante filtración,

(5) lavado del producto filtrado para eliminar sales e impurezas,

(6) secado del producto filtrado lavado, y

(7) molturación en seco del pigmento seco usando un molino de energía fluida.

Normalmente, el depósito mediante tratamiento en húmedo de óxidos inorgánicos de acuerdo con la etapa (3) se consigue, para los pigmentos tratados con más de un óxido inorgánico, de un modo secuencial, los óxidos inorgánicos de uno en uno. No obstante, también se sabe tratar químicamente los intermedios de pigmentos de dióxido de titanio con óxidos inorgánicos mixtos coprecipitados. Aparte de reducir el número total de tratamientos de superficie inorgánicos que se van a realizar, los pigmentos de dióxido de titanio que portan tratamientos de óxido inorgánico mixto coprecipitados funcionan de forma diferente en comparación con los pigmentos en los que los mismos óxidos inorgánicos se añaden de forma secuencial.

En una serie de referencias se describen, o al menos se sugiere, pigmentos de dióxido de titanio, incluido el tratamiento de superficie con óxido inorgánico mixto coprecipitado. Por ejemplo, la patente de EE.UU. nº 2.913.419 divulga un amplio abanico de partículas, incluidas partículas de dióxido de titanio, tratadas en superficie con silicatos codepositados que contienen sílice densa y/u óxidos metálicos seleccionados del grupo de silicatos y óxidos de metales que forman silicatos insolubles a un pH entre cinco y doce, incluidos silicatos y óxidos de aluminio, estaño, cinc y circonio.

La patente de EE.UU. 3.513.007 reivindica un procedimiento mejorado para recubrir partículas de pigmento de dióxido de titanio que comprende el tratamiento de partículas de pigmento de dióxido de titanio en un medio acuoso, en dos etapas secuenciales, primera con al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste en compuestos hidrosolubles hidrolizables de silicio, titanio, circonio y fosfatos, y, la segunda, con al menos un compuesto hidrosoluble hidrolizable de aluminio, cerio, calcio o mezclas de los mismos, al tiempo que se mantiene el pH de la suspensión en el intervalo de seis a diez. Se dice que los pigmentos producidos de acuerdo con el procedimiento de la invención exhiben mayores resistencia al tinte y brillo cuando se incorporan en pinturas.

La patente de Gran Bretaña 1.256.421 describe un procedimiento mejorado para tratar partículas de óxido metálico que ya se han tratado con un recubrimiento de uno o más óxidos u óxidos hidrosos de titanio, aluminio, cerio, silicio, cinc, circonio o un fosfato, con una solución acuosa alcalina de sal de aluminio hidrolizable para proporcionar un segundo recubrimiento de alúmina. Ejemplos específicos de los recubrimientos iniciales de óxido mixto comprenden óxido de titanio/alúmina u óxido de circonio/alúmina. Se dice que dichos tratamientos tienen como resultado una durabilidad mejorada del pigmento y mejores propiedades de brillo.

La patente de EE.UU. nº 3.649.322 divulga un dióxido de titanio pigmentario encapsulado en silicato de aluminio, combinando una elevada resistencia al tinte y una elevada durabilidad en las composiciones de recubrimiento, que se prepara mediante coprecipitación de óxido de silicio hidroso con óxido de aluminio hidroso en pasta acuosa para formar un recubrimiento denso de silicato de aluminio. Cuando el recubrimiento denso de silicato de aluminio se aplica en una sola etapa, el pigmento se trata después con un recubrimiento adicional de óxido de aluminio.

La patente de EE.UU. nº 3.825.438 reivindica un procedimiento para recubrir pigmentos de dióxido de titanio con al menos un óxido hidroso de un metal, que comprende mezclar una dispersión acuosa del pigmento de dióxido de titanio con al menos un compuesto hidrosoluble hidrolizable de un metal seleccionado del grupo que consiste en aluminio, titanio, cerio, silicio y cinc, después, añadir a la dispersión un alcohol polihídrico que contiene al menos dos grupos hidroxi y de dos a ocho átomos de carbono, y, por último, precipitar un óxido hidroso del metal sobre la superficie de las partículas de dióxido de titanio efectuando un cambio en el pH de la dispersión. Los ejemplos enseñan tratamientos coprecipitados derivados de soluciones mixtas de sulfato de titanio y de sulfato de aluminio. Los pigmentos producidos mediante el procedimiento de la invención se pueden usar en una amplia variedad de productos, incluidas pinturas, plásticos y papel.

La patente de EE.Uu. nº 4.052.224 trata un procedimiento para tratar un pigmento de dióxido de titanio usando, en primer ligar, una solución mixta de compuestos hidrosolubles de aluminio, circonio y titanio, y, después, proporcionar un tratamiento de superficie inorgánica final con un fosfato de aluminio. Los pigmentos resultantes se describen como particularmente útiles en la fabricación de pinturas que tienen actividad fotoquímica reducida y en la fabricación de laminados de papel.

La patente de EE.UU. nº 4.115.144 describe la coprecipitación de óxidos metálicos (tales como, por ejemplo, alúmina y óxido de titanio) en un pigmento de dióxido de titanio, mediante disolución de compuestos hidrosolubles que precipiten como la forma de óxido metálico mixto deseado, o se conviertan en la misma, en agua, y, después, añadir esta solución a una dispersión acuosa de dióxido de titanio y precipitar los óxidos metálicos en condiciones alcalinas como a través de la adición de hidróxido sódico. Tras la filtración y el lavado, el dióxido de titanio recubierto y lavado se envejece en caliente en presencia de agua en condiciones alcalinas, describiéndose la etapa de envejecimiento en caliente como necesaria para evitar las dificultades de procesamiento y proporcionar “características de carga y pH adecuadas".

La patente de EE.UU. nº 4.328.040 describe un procedimiento para la producción de pigmentos de dióxido de titanio con “mejor resistencia a la disgregación y mejor retención de brillo", en el que los óxidos y/o fosfatos de titanio, circonio, aluminio y ”silicio se aplican al dióxido de titanio añadiendo complejos de carbonato de circonio alcalino de los metales alcalinos o amonio a una suspensión... [Seguir leyendo]

1. Un procedimiento para fabricar un pigmento de dióxido de titanio, incluido un tratamiento de superficie mediante el cual una pluralidad de óxidos inorgánicos o una combinación de uno o más óxidos inorgánicos con uno o más fosfatos inorgánicos se aplica a un pigmento base de dióxido de titanio a partir de un procedimiento con cloruro o a partir de un procedimiento con sulfato, que comprende las etapas de:

a) preparar una pasta acuosa alcalina de pigmento base de dióxido de titanio a partir de un procedimiento con sulfato o con cloruro y en la que se ha disuelto al menos una fuente acuosa soluble en álcali de un óxido inorgánico; b) disolver al menos una fuente acuosa soluble en ácido de un óxido inorgánico y/o al menos una sal acuosa soluble en ácido de un catión capaz de formar un fosfato insoluble en agua en una solución acuosa de ácido sulfúrico; después c) añadir gradualmente dicha solución de ácido sulfúrico a la pasta acuosa alcalina de pigmento base de dióxido de titanio, siendo la cantidad de ácido sulfúrico añadida suficiente para alcanzar un valor de pH de la pasta final entre 4 hasta 8,5.

2. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el pigmento base de dióxido de titanio seleccionado ha sido previamente sometido a tratamiento en superficie para depositar al menos un óxido inorgánico del grupo que consiste en óxidos inorgánicos de aluminio, boro, fósforo, silicio, titanio y circonio.

3. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, en el que el pigmento base de dióxido de titanio usado para formar la pasta acuosa alcalina incluye de 0,5 % a 5 % en peso del óxido u óxidos inorgánicos en base al peso del pigmento tratado como un todo.

4. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la etapa a) se realiza formando una mezcla de pigmento base de dióxido de titanio a partir de un procedimiento con sulfato o con cloruro en agua y, después, añadiendo a la mezcla al menos una sal acuosa de óxido soluble en álcali seleccionada del grupo que consiste en las sales acuosas de óxido solubles en álcali de aluminio, boro, fósforo y silicio.

5. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 4, en el que las sales de sodio o de potasio de aluminio, boro, fósforo o silicio se usan y añaden en forma de una solución acuosa que contiene del 1 % al 50 % en peso de las sales disueltas, preferentemente del 5 % al 40 % en peso y, más preferentemente del 15 % al 35 % en peso.

6. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que al menos una fuente acuosa soluble en ácido de un óxido inorgánico o de un catión capaz de formar un fosfato insoluble en agua se selecciona del grupo que consiste en las sales acuosas solubles en ácido de aluminio, cerio, estaño, titanio y circonio.

7. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, en el que al menos una fuente acuosa soluble en ácido de un óxido inorgánico o de un catión capaz de formar un fosfato insoluble en agua se añade y disuelve en la solución acuosa de ácido sulfúrico en forma de una solución de sal metálica acuosa preparada anteriormente o en forma de una sal sólida.

8. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la solución de ácido sulfúrico acuosa usada en la etapa b) es de 5 % en peso hasta el 98 % de ácido sulfúrico, preferentemente del 20 % al 50 % en peso y más preferentemente del 25 % al 40 % en peso.

9. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que el pigmento base de dióxido de titanio es de 5 % hasta 65 % en peso de la pasta acuosa alcalina, preferentemente del 15 % al 45 % en peso y más preferentemente del 25 % al 40 % en peso.

10. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, en el que la pluralidad de óxidos inorgánicos o una combinación de uno o más óxidos inorgánicos con uno o más fosfatos inorgánicos que se depositan desde las fuentes soluble en álcali y soluble en ácido comprenden, en conjunto, de 0,2 % a 10 5 en peso del pigmento basado en dióxido de titanio, preferentemente de 0,5 5 a 8 % en peso y, más preferentemente de 1,0 % a 5% en peso.

11. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 10, en el que la proporción en peso entre el(los) óxido(s) y/o fosfato(s) depositado(s) a partir de las fuentes solubles en álcali y las fuentes solubles en ácido del mismo es de 30: 1 a 1:10, preferentemente de 20: 1 a 1: 1 y, más preferentemente, de 15:1 a 2: 1.

12. Un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, que además comprende depositar un óxido de aluminio de tratamiento húmedo sobre el pigmento base de dióxido de titanio, manteniendo el pH de la pasta entre 4 y 8,5, tras coprecipitar sustancialmente y completamente los óxidos inorgánicos mixtos y/o la combinación de óxido y fosfato inorgánico sobre el pigmento de acuerdo con la etapa c).

13. Un procedimiento para fabricar un pigmento de dióxido de titanio, incluido un tratamiento de superficie mediante

el cual una pluralidad de óxidos inorgánicos o una combinación de uno o más óxidos inorgánicos con uno o más fosfatos inorgánicos se aplica a un pigmento base de dióxido de titanio a partir de un procedimiento con cloruro o a partir de un procedimiento con sulfato, que comprende las etapas de: a) disolver al menos una fuente acuosa soluble en ácido de un óxido inorgánico y/o al menos una sal acuosa soluble en ácido de un catión capaz de formar un fosfato insoluble en agua en una solución acuosa de ácido sulfúrico; b) disolver al menos una fuente acuosa soluble en álcali de un óxido inorgánico en una solución acuosa alcalina; después c) añadir gradualmente la solución de ácido sulfúrico y dicha solución acuosa alcalina a una pasta alcalina acuosa de pigmento base de dióxido de titanio a partir de un procedimiento con sulfato o con cloruro, siendo las cantidades añadidas de estas soluciones tales que se consigue un valor de pH de la pasta final entre 4 y 8,5.