Fosfato de aluminio dihidrato como pigmento blanco en agentes de pintar.

Pigmento blanco para agentes de pintar compuesto por ortofosfato de aluminio dihidrato cristalino.

Fosfato de aluminio dihidrato como pigmento blanco en agentes de pintar

La presente invención se refiere al uso de ortofosfato de aluminio dihidrato como pigmento blanco con propiedades de protección contra la corrosión en pinturas, barnices, etc., así como a un procedimiento para su preparación.

Se conoce un gran número de pigmentos blancos. Como constituyente de pinturas, barnices y otros agentes de pintar deben dar lugar a una cubrición del fondo tratado de otro color con el mayor grado de blanco posible. Evidentemente, a este respecto deben ser compatibles con los demás componentes del agente de pintar. A los pigmentos blancos preferentes pertenece el dióxido de titanio, que presenta no solo como polvo sino también en los agentes de pintar un grado de blanco extraordinariamente alto. Sin embargo, en la preparación con la correspondiente pureza también es muy caro, de tal manera que se ha intentado sustituir el mismo completa o parcialmente por otros pigmentos blancos o cargas. Con frecuencia se usan, por ejemplo, carbonato cálcico (cal) , sulfato cálcico (yeso) , silicato de aluminio (arcilla, caolín) , silicato de magnesio (talco) , óxido de aluminio, óxido de cinc. Sin embargo, ya que todos estos productos no alcanzan la capacidad cubridora del dióxido de titanio, se tienen que usar en mayores cantidades que el dióxido de titanio, lo que disminuye la resistencia a la abrasión y lo que conduce a una mayor necesidad de aglutinante. Por tanto, en agentes de pintar de alta calidad se usa siempre dióxido de titanio.

Por el documento WO 2006/024959 A2 se sabe que el fosfato de aluminio amorfo, que debido a una forma de preparación especial incluye poros de aire, se puede usar como pigmento blanco en agentes de pintar, particularmente junto con dióxido de titanio. Sin embargo, ya que este producto presenta índices de absorción muy altos debido a la estructura amoría y, por tanto, se une mucho disolvente al agente de pintar, tales agentes de pintar, a excepción del uso de pequeñas cantidades de pigmento, no son estables en almacenamiento ya que se espesan intensamente. El elevado consumo de aglutinante conduce adicionalmente a una disminución de la resistencia a la abrasión.

Por el documento DE 10 2006 024864.4 A1 se sabe además que se puede usar una mezcla de fosfato de aluminio amorfo y fosfato de aluminio sin agua cristalino (berlinita) como agente de protección contra la corrosión en agentes de pintar para superficies de metal. Tampoco estos agentes se pueden usar como pigmento blanco en una cantidad suficiente, debido al elevado índice de absorción.

En J. Gomez Morales, R. Rodriguez Clemente, E. Matijevic, J. Colloid and Interface Sci. 1992, 151 (2) , 555-562 se desvelan partículas cristalinas de variscita y su preparación. M. M. Beppu y col., J. Coat. Technol. 1997, 69, 81-67 desvela el uso de fosfatos de aluminio amorfos como cargas y la sustitución de dióxido de titanio como pigmento blanco. El documento EP1860159 desvela la preparación de berlinita, un ortofosfato de aluminio sin agua.

Por tanto, sigue existiendo la necesidad de pigmentos blancos útiles y el objetivo de proporcionar pigmentos correspondientes.

Ahora se ha hallado sorprendentemente que el ortofosfato de aluminio como dihidrato no solo como polvo sino también en agentes de pintar presenta un grado de blanco muy alto, que casi alcanza el del dióxido de titanio. Debido a la estructura cristalina y al índice de absorción bajo como consecuencia de esto se consigue una menor necesidad de disolvente y aglutinante, de tal manera que los agentes de pintar no se espesan y presentan también una mayor resistencia a la abrasión. En combinación con dióxido de titanio se continúan mejorando estas propiedades.

Por tanto, el anterior objetivo se alcanza mediante un pigmento blanco de ortofosfato de aluminio dihidrato cristalino.

El ortofosfato de aluminio dihidrato es un compuesto conocido que aparece en la naturaleza, por ejemplo, como variscita.

La preparación de los pigmentos de acuerdo con la invención se realiza de forma en sí conocida mediante reacción de compuestos de aluminio con ácido fosfórico o fosfatos en solución acuosa a temperaturas aumentadas, particularmente de 80-120 ºC, precipitando el ortofosfato de aluminio difícilmente soluble como dihidrato cristalino o uniéndose a partir del producto amorfo que se produce en primer lugar mediante recristalización y separándose. Por ejemplo, se puede hacer reaccionar hidróxido de aluminio con ácido fosfórico o sulfato de aluminio con fosfato sódico. A continuación se realiza un secado y si se desea una molienda hasta el tamaño de grano necesario.

Siempre que el tamaño de grano del ortofosfato de aluminio obtenido no sea ya lo suficientemente fino, sigue una molienda o cribado o tamizado. Preferentemente, el tamaño de grano en el intervalo de D50 debería tener 1 - 15 μm y de D90 1 - 30 μm, encontrándose D90 por encima de D50. Particularmente deberían ser D50 = 10 μm y D90 = 15 μm. Es más preferente cuando existe como máximo aproximadamente un 0, 01 % de parte de grano con un tamaño de más de 32 μm.

El peso específico aparente se encuentra preferentemente en el intervalo de 300 a 1000 g/l, particularmente en el intervalo de 500 a 900 g/l.

El pigmento blanco de acuerdo con la invención ortofosfato de aluminio dihidrato es adecuado para la sustitución de dióxido de titanio en agentes de pintar y puede usarse tanto en imprimaciones como en pinturas cubrientes. Además de la adecuación como pigmento blanco posee también un buen efecto de protección contra la corrosión y se puede usar, por tanto, también como agente de protección contra la corrosión en fondos metálicos. A los agentes de pintar para los que se puede usar ortofosfato de aluminio dihidrato pertenecen pinturas a base de agua y disolvente, barnices a base de agua y disolvente así como veladuras.

La formulación de tales agentes de pintar es de por sí conocida para el experto. Habitualmente contienen agua o un disolvente orgánico como fluido, un aglutinante en forma de resinas sintéticas no volátiles, aditivos para la regulación del comportamiento de flujo, del secado, fotoprotectores, conservantes, antiespumantes, etc. así como pigmentos para el ajuste de la coloración deseada. Las formulaciones concretas se rigen entre otras cosas por el fondo a cubrir, el tipo del agente de pintar, la forma de aplicación prevista, etc. Por motivos medioambientales y debido al riesgo de incendio de disolventes orgánicos se prefieren actualmente dispersiones acuosas de resina sintética como base del agente de pintar. Para desvelar otras particularidades se hace referencia a la descripción extensa en el anterior documento WO2006/024959A2.

El ortofosfato de aluminio dihidrato es bastante compatible con los constituyentes contenidos habitualmente en agentes de pintar. Típicamente se incluyen de aproximadamente el 5 al 20 % en peso de ortofosfato de aluminio dihidrato en los agentes de pintar. Sin embargo, siempre que esté prevista antes de la aplicación una dilución, eventualmente se pueden usar también proporciones mayores.

Los siguientes ejemplos deben ilustrar adicionalmente la invención, sin embargo, sin limitar la misma a las formas de realización descritas en concreto. Todas las indicaciones en % se refieren al peso, a menos que se indique de otro modo.

Ejemplo 1: preparación de ortofosfato de aluminio dihidrato Se dispone ácido fosfórico (583 g al 84 %, 5, 0 mol) en 1600 ml de agua y se calienta a aproximadamente 110 ºC, después se añade por porciones con agitación hidróxido de aluminio (410 g, hidrato húmedo con el 5 % de agua, 5, 0 mol) y respectivamente se espera hasta que se haya disuelto todo, calentándose la mezcla de reacción a aproximadamente 120 ºC. Después se enfría a temperatura ambiente y el sólido cristalino precipitado se aspira a través de un filtro de papel (S&S Nº 604 ∅ =110 mm) , se lava con 65 ml de agua y se seca durante una noche a 110 ºC.

Rendimiento 929 g, correspondiente al 96, 3 %.

El producto presenta en el difractograma en polvo los reflejos típicos para dihidrato a 37, 39, 42º y 66º (escala 4theta) .

Ejemplo 2: producción de los agentes de pintar

Para la preparación de formulaciones comparativas se modifican formulaciones conocidas mediante sustitución parcial o completa del dióxido de titanio por el ortofosfato de aluminio dihidrato de acuerdo con la invención o el AP amorfo conocido.

1) pintura interna, formulación convencional (sustitución parcial del TiO2) 1a) Pigmento dióxido de titanio 80 g 1b) Pigmento dióxido de titanio 40 g, ortofosfato de aluminio dihidrato 20 g 1c) Pigmento dióxido... [Seguir leyendo]

1. Pigmento blanco para agentes de pintar compuesto por ortofosfato de aluminio dihidrato cristalino.

2. Pigmento blanco de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el ortofosfato de aluminio presenta un tamaño de grano D50 de 1 - 15 μm y D90 de 1 - 30 μm.

3. Pigmento blanco de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el ortofosfato de aluminio presenta un peso específico aparente de 300 a 1000 g/l.

4. Pigmento blanco de acuerdo con una de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque se usa en agentes de pintar acuosos y que contienen disolvente para el ámbito interno y/o externo.

5. Uso de ortofosfato de aluminio dihidrato de acuerdo con la reivindicación 1 como pigmento blanco en pinturas de

dispersión acuosas para el ámbito interno y/o externo en combinación con otros pigmentos blancos, particularmente dióxido de titanio.

6. Preparación de pigmentos blancos de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, que comprende las etapas: a) reacción de una sal de aluminio y/o hidróxido de aluminio con ácido fosfórico y/o un fosfato en fase acuosa a temperaturas d.

80. 120 ºC

b) precipitación del ortofosfato de aluminio como dihidrato en forma cristalina c) retirada mediante filtración del ortofosfato de aluminio y d) secado del ortofosfato de aluminio.

7. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el ortofosfato de aluminio en una etapa f) se muele y/o tamiza hasta un tamaño de grano D50 = 15 μm y D90 = 30 μm.

8. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 7, caracterizado porque el hidróxido de aluminio se hace reaccionar con ácido fosfórico.

9. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 7, caracterizado porque la sal de aluminio es un sulfato de aluminio y se hace reaccionar con fosfato sódico.