PROCEDIMIENTO PARA LA PREPARACIÓN DE GRÁNULOS DE PIGMENTOS POR MEDIOS DE EXTRUSIÓN DOBLE.

Procedimiento para la preparación de gránulos de pigmentos por medios de extrusión doble La presente invención se refiere a un procedimiento de producción por extrusión doble para el recubrimiento de pigmentos orgánicos e inorgánicos con, preferiblemente, resinas acrílicas, aldehídicas y/o cetónicas, con el fin de proporcionar una composición particulada, preferiblemente en forma de gránulos. Como es sabido, los pigmentos son sólidos de naturaleza tanto orgánica como inorgánica que se definen como tales cuando, usados en un sistema de fijación tal como en resinas, absorben una parte de la luz y reflejan su parte complementaria que da el color a la superficie recubierta. Como tales, son sólidos con una superficie muy irregular, que difiere de un pigmento a otro, y presentan la propiedad de interconectarse con otras sustancias completamente diferentes una de otra y muy influenciadas por las condiciones físicas y químicas de los elementos de contacto. Por consiguiente, la formación del color, resultante de la mezcla de varios pigmentos, no es uniforme entre las diferentes preparaciones, no solo por el cambio en las condiciones ambientales, que varían en cada caso, sino también por las diferencias en las propiedades de la superficie del pigmento y las propiedades de tensión superficial de los polímeros durante la fusión, las cuales, aun cuando no difieran de un lote a otro, pueden variar ligeramente. Las dificultades para integrar pigmentos en sistemas de vehículo basados en resinas muy variables son bien conocidas. Esto es válido tanto en el caso de los sistemas en polvo, en los que el pigmento entra en contacto con una resina polimérica en estado fundido dentro de una extrusora, como en el caso de los sistemas líquidos, en los que la interconexión se produce encontrándose los polímeros (resinas) en forma de una solución, emulsión o dispersión diluida con disolventes y/o agua que presentan un efecto floculante sobre el sistema. En la formulación de pinturas en polvo, la incorporación de los pigmentos se realiza actualmente por medio de un simple mezclado físico de dichos pigmentos con gránulos de resina de forma variable (astillas o copos) que forman el vehículo junto con la adición de aditivos químicos capaces de mejorar el contacto entre el pigmento y la resina de manera que el pigmento se integre en la resina durante la extrusión, en la que se produce la fusión de la resina contenida en la mezcla y la dispersión o molienda de el/los pigmento(s) en fase líquida/viscosa. En este procedimiento normalmente se usan extrusoras monohusillo (monohusillo de tipo Bandera), que presentan una capacidad de molienda de pigmentos que no es suficientemente potente y que, por lo tanto, no es perfectamente adecuada para la extrusión de pigmentos orgánicos con un alto rendimiento colorimétrico, y por esta razón se usan principalmente para pigmentos inorgánicos u orgánicos en productos en los que la generación del color y el rendimiento colorimétrico no se consideran decisivos. Normalmente se usan y se conocen extrusoras de husillo doble con husillos compuestos (tipo Leistriz); en comparación con las extrusoras monohusillo, éstas proporcionan un mejor resultado en cuanto a la capacidad de refinado y de molienda de los pigmentos y, por lo tanto, se utilizan siempre que se usen pigmentos difíciles de moler y cuando se requiera un alto rendimiento colorimétrico. Tanto las extrusoras monohusillo como las de husillo doble utilizan calor suministrado a la cámara de extrusión con el fin de favorecer la fusión del polímero y la molienda de los pigmentos en fase líquida/viscosa. A pesar de ello, el uso de extrusoras de husillo doble también ha demostrado presentar limitaciones en cuanto a la capacidad de dispersión en el caso de usar pigmentos orgánicos especialmente sofisticados y costosos, como los que se han desarrollado para el uso en pinturas con una buena resistencia a agentes externos, transparencia para el uso en pinturas metálicas, alto tono de color y alta saturación, y cuando se requiere maximizar el grado de dispersión y, en consecuencia, el rendimiento colorimétrico; o también pigmentos inorgánicos que son especialmente difíciles de dispersar, o en ambos casos simplemente con el fin de poder incrementar la concentración del pigmento en las preparaciones extrudidas manteniendo al mismo tiempo buenos resultados en cuanto a la dispersión. En particular, mediante los procedimientos conocidos en la técnica, la finura y el grado de homogeneidad de la molienda que se pueden alcanzar con muchos pigmentos orgánicos (como, por ejemplo, el pigmento magenta de dimetilquinacridona Rojo 122, el pigmento rojo violeta de betaquinacridona Violeta 19, el pigmento naranja de dicetopirrolo-pirrol Naranja 73) no son aceptables para sectores de aplicación como, por ejemplo, el de las pinturas de alto rendimiento. De hecho, las partículas de pigmento siguen siendo demasiado grandes (es decir, de 5 a 30 micrómetros para el pigmento magenta de dimetilquinacridona Rojo 122, de 10 a 30 micrómetros para el pigmento rojo violeta de 2 betaquinacridona Violeta 19 y de 10 a 25 micrómetros para el pigmento naranja de diceto-pirrolo-pirrol Naranja 73) y no se dispersan de manera suficientemente homogénea, lo que afecta negativamente a propiedades tales como el rendimiento colorimétrico, el brillo y el tono. En todos estos casos, una segunda extrusión en una extrusora caliente no ha supuesto ninguna mejora sustancial en el grado de dispersión. El posible uso de las preparaciones sólidas extrudidas no solo en pinturas en polvo o como mezclas madre en plásticos sino también como preparaciones sólidas de sustitución, mediante solubilización con un disolvente, del paso de molienda, que es típico de pinturas y tintas líquidas, ha acentuado las limitaciones y necesidades antes mencionadas. Descripción de la invención ES 2 365 413 T3 Por lo tanto, ha sido necesario desarrollar un nuevo procedimiento de extrusión para el recubrimiento de pigmentos orgánicos y/o inorgánicos con resinas con el fin de obtener una formulación en forma de gránulos que permita superar los aspectos negativos de la situación actual. Esta tecnología, que es el tema de la presente invención, se basa en: - una primera extrusión de la mezcla basada en resina y pigmento sin calentamiento inducido; - una segunda extrusión de la mezcla procedente de la primera extrusión con calentamiento inducido; - granulación de la mezcla así obtenida. De acuerdo con un aspecto de la invención, la primera extrusión se efectúa en una extrusora de husillo doble solidario que permite realizar un primer paso sin calentamiento inducido, usando únicamente el calor desprendido de forma natural mediante las fuerzas de corte y de fricción en el interior de la extrusora. La extrusora de husillo doble preferida para la invención utiliza husillos con un diámetro de 27 a 110 mm, preferiblemente de 30 a 87 mm, y una longitud de 25 a 48 veces, preferiblemente de 32 a 40 veces, el diámetro. La temperatura en el interior de la extrusora antes mencionada puede variar entre aproximadamente 0 y aproximadamente 50ºC, preferiblemente entre 5 y 35ºC; si el interior de la extrusora se divide de forma ideal en 9 zonas de idéntica longitud, la temperatura normalmente se ajusta en las tres primeras zonas a 5/15ºC, preferiblemente a 10ºC, en las segundas zonas (3 a 6) a 15/25ºC, preferiblemente a 20ºC, y en las terceras zonas (6 a 9) a entre 25 y 35ºC, preferiblemente a 30ºC. La temperatura en el interior de la extrusora es controlada tanto por el refrigerador dispuesto en las primeras zonas de la extrusora como por la evaporación del agua presente como componente de la mezcla; esto se efectúa preferiblemente por medio de una válvula de respiración situada hacia la parte final en la zona transportadora de la extrusora. El control de la temperatura es importante para mantener la mezcla en un estado no totalmente fundido, de manera que las fuerzas de corte puedan ejercer su acción con mayor eficacia. La velocidad de flujo de la primera extrusión es de aproximadamente 5 a 20 kg/h, preferiblemente de 10 a 15 kg/h. El producto semiacabado, que abandona la extrusora después del primer paso en un estado informe pero sólido homogéneo de pigmento y resina, puede contener agua en grandes cantidades, lo que puede dificultar su uso durante la extrusión siguiente. En este caso, es preferible añadir a la mezcla agentes tensioactivos o dispersantes (que preferiblemente son no iónicos, como ésteres de sorbitán epoxidados y de aceite de soja, preferiblemente éster de sorbitán epoxidado) con el fin de favorecer la humectación de la fase sólida y proporcionar una mezcla homogénea con buenas características de extrusionabilidad. El producto extrudido procedente de la primera extrusión se transfiere después a la extrusión secundaria;... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para la producción de una composición particulada que contiene al menos una resina aldehídica, cetónica y/o acrílica y al menos un pigmento, que comprende los pasos siguientes: (a) extrusión de una mezcla que contiene dicha al menos una resina y dicho al menos un pigmento en una extrusora de husillo doble solidario sin calentamiento inducido, usando únicamente el calor desprendido de forma natural por las fuerzas de corte y de fricción en el interior de la extrusora; (b) extrusión siguiente de la mezcla obtenida en la extrusión de acuerdo con el paso (a) con calentamiento inducido; (c) granulación de la mezcla así obtenida. ES 2 365 413 T3 2. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el paso (b) se realiza en una extrusora de husillo doble solidario. 3. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque los husillos de la extrusora de acuerdo con el paso (a) presentan un diámetro de 27 a 110 mm, preferiblemente de 30 a 87 mm. 4. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque dichos husillos presentan una longitud de 25 a 48 veces el diámetro, preferiblemente de 32 a 40 veces dicho diámetro. 5. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la temperatura en el interior de la extrusora de acuerdo con el paso (a) varía entre 0 y 50ºC, preferiblemente entre 5 y 35ºC. 6. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la velocidad de flujo de la extrusión de acuerdo con el paso (a) es de 5 a 20 kg/h, preferiblemente de 10 a 15 kg/h. 7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque los husillos de la extrusora de acuerdo con el paso (b) presentan un diámetro de 27 a 110 mm, preferiblemente de 30 a 87 mm. 8. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque dichos husillos presentan una longitud de 30 a 60 veces el diámetro, preferiblemente de 48 a 60 veces el diámetro. 9. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la temperatura en el interior de la extrusora de acuerdo con el paso (b) varía entre 50 y 130ºC, preferiblemente entre 80 y 110ºC. 10. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la velocidad de flujo de la extrusión de acuerdo con el paso (b) es de 15 a 35 kg/h, preferiblemente de 20 a 30 kg/h. 11. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la granulación se realiza por medios de corte con un chorro de agua. 12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho al menos un pigmento es orgánico y/o inorgánico. 13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicha mezcla contiene al menos una carga de refuerzo mineral, preferiblemente sulfato de bario. 14. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicha mezcla contiene al menos un dispersante que, preferiblemente, es no iónico. 15. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque dicho dispersante se selecciona entre ésteres de sorbitán epoxidado y de aceite de soja, preferiblemente éster de sorbitán epoxidado. 16. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dicha mezcla contiene agua. 17. Composición particulada que se puede obtener de acuerdo con el procedimiento de las reivindicaciones 1 a 16 y que presenta un tamaño medio de partícula inferior a 2 micrómetros. 18. Composición de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizada porque presenta un tamaño medio de partícula de 1 a 2 micrómetros. 19. Uso de la composición de acuerdo con las reivindicaciones 17 a 18 para la preparación de pinturas en polvo, pinturas líquidas y plásticos. 8