Pigmentos de aluminio delgados con distribución de espesor estrecha, procedimiento para la preparación de los mismos y uso de los pigmentos de aluminio.

Pigmentos de aluminio en forma de escamas con distribución de espesor estrecha,

que están revestidos al menosparcialmente con lubricante, caracterizados por que presentan

a) un espesor promedio h50 determinado mediante recuento de espesor con microscopía electrónica debarrido de 15 a 75 nm,

b) una anchura relativa de la distribución de espesor Δhdeterminada mediante recuento de espesor conmicroscopía electrónica de barrido, que se calcula por medio de la correspondiente curva de pasoacumulado de las frecuencias relativas según la fórmula Δh ≥ 100x(h90-h10)/h50, del 30% a menos del 70% y

c) un difractograma de rayos X que se midió en pigmentos en configuración esencialmente planoparalela,con uno o dos picos principales que no corresponden a los reflejos [111].

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2007/011349.

Solicitante: ECKART GMBH.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: GUNTERSTHAL 4 91235 HARTENSTEIN ALEMANIA.

Inventor/es: BECKER, MICHAEL, TRUMMER, STEFAN, DR., SCHLEGL,THOMAS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C09C1/64 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.C09C TRATAMIENTO DE MATERIALES INORGANICOS, QUE NO SEAN CARGAS FIBROSAS, PARA MEJORAR SUS PROPIEDADES DE PIGMENTACION O DE CARGA (preparación de compuestos inorgánicos o elementos no metálicos C01; tratamiento de materias especialmente previsto para reforzar sus propiedades de carga, en los morteros, hormigón, piedra artificial o análogo C04B 14/00, C04B 18/00, C04B 20/00 ); PREPARACION DE NEGRO DE CARBON. › C09C 1/00 Tratamiento de materiales inorgánicos específicos distintos a las cargas fibrosas (materiales luminiscentes o tenebrescentes C09K ); Preparación de negro de carbón. › Aluminio.

PDF original: ES-2390321_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Pigmentos de aluminio delgados con distribución de espesor estrecha, procedimiento para la preparación de los mismos y uso de los pigmentos de aluminio

La invención se refiere a pigmentos de aluminio en forma de escamas delgados con distribución de espesor estrecha así como a un procedimiento para la preparación de los mismos. La invención se refiere adicionalmente a usos de estos pigmentos de aluminio.

Los pigmentos de aluminio en forma de escamas son pigmentos de efectos y se caracterizan por su aspecto metálico inimitable y su alta fuerza de cubrición. Debido a la estructura en forma de escamas de estos pigmentos de efectos se orientan en el medio de aplicación de manera paralela al sustrato y producen un efecto metálico mediante una combinación de muchos espejitos individuales. Este efecto metálico está marcado de manera muy fuerte particularmente en lacas en húmedo. A este respecto se trata en caso de lacados de tonos llenos de un efecto de luminosidad dependiente del ángulo de observación y/o de incidencia, que se denomina también “efecto flop”. Un buen efecto flop se ve influido por muchas propiedades de los pigmentos: así su orientación, su tamaño y distribución de tamaño, su textura de superficie (rugosidad) y la textura de bordes desempeñan un papel importante.

La fuerza impulsora para una orientación planoparalela de los pigmentos, que se denominan también copos, es sobre todo el factor de forma de los pigmentos (junto a incompatibilidades químicas de superficie de los pigmentos de aluminio con respecto al sistema de aglutinantes) . Por el factor de forma se entiende la proporción de la extensión longitudinal d con respecto al espesor h de los pigmentos. La extensión longitudinal se determina sobre todo por medio de procedimientos de difracción por láser. A este respecto se recurre por regla general al valor d50 de la curva de paso acumulado.

Dado que la extensión longitudinal de los pigmentos de aluminio depende mucho del respectivo fin de aplicación, puede obtenerse un factor de forma alto y con ello una orientación lo mejor posible sobre todo a través del espesor de los pigmentos. Los pigmentos delgados se orientan mejor y tienen por tanto también un efecto flop superior. Otra propiedad importante de revestimientos metálicos o tintas de impresión es su alto brillo. El brillo es entre otras cosas también una magnitud fisiológica y psicológicamente condicionada, sin embargo puede detectarse según la norma DIN 67 530 la “capacidad de brillo” de una superficie plana mediante valores de reflectómetro. Se mide la reflexión en el ángulo de incidencia con respecto a un patrón (por regla general una placa de vidrio de espejo negra) .

Según esta norma se miden muestras de brillo intenso (valor de reflectómetro > 70) en un ángulo de incidencia o ángulo de radiación de 20º y superficies de brillo medio a 60º. Igualmente es condición previa para un buen brillo de revestimientos metálicos o tintas de impresión una orientación planoparalela lo mejor posible de los pigmentos en forma de escamas en el medio de aplicación.

Los pigmentos de aluminio más brillantes con el efecto flop y brillo más alto pueden clasificarse actualmente en dos clases generales: por un lado los denominados “pigmentos de dólar de plata”, que se producen mediante molienda en húmedo de arena gruesa de aluminio, y por otro lado los denominados “pigmentos PVD”.

En caso de pigmentos PVD se preparan pigmentos de Al extremadamente delgados con espesores promedios de aproximadamente 20 a 60 nm. La distribución de espesor de estos pigmentos es sumamente baja. Con este procedimiento se deposita por evaporación aluminio en ultra-alto vacío sobre una lámina de soporte dotada de una película de desprendimiento (“release-coat”) . En caso de esta película de desprendimiento se trata por regla general de polímeros. A continuación se separa de la lámina de soporte el aluminio depositado por evaporación (en cuanto sea posible) en un disolvente y se tritura la lámina metálica de manera mecánica o mediante ultrasonidos. La preparación de pigmentos PVD se describe por ejemplo en J. Seubert y A. Fetz, “PVD Aluminium Pigments: Superior Brillance for Coatings and Graphic Arts”, Coatings Journal, volumen 84, A6 225264, julio 2001, páginas 240-245.

Estos pigmentos PVD presentan una capacidad de cubrición excelente debido a su extrema delgadez. Los pigmentos delgados son flexibles, de modo que se “adaptan” normalmente a su fondo. Por tanto deberían aplicarse en un fondo liso para el desarrollo de sus posibilidades ópticas.

Un efecto especial se obtiene en caso de la denominada “aplicación de lado posterior” en la zona de impresión. En este caso se imprime una lámina transparente con una tinta de impresión que contiene los pigmentos PVD. Si tras el endurecimiento de la tinta de impresión se considera la lámina por el lado posterior no impreso, entonces se percibe un brillo metálico que se parece casi a un espejo. Ciertos usos preferentes de esta forma de aplicación son diafragmas posteriores de reflectores.

En caso de estos pigmentos PVD son desventajosos sin embargo los costes de producción sumamente altos. Además es desventajoso que el revestimiento de desprendimiento pueda separarse casi completamente por las partículas de pigmento. Esta película polimérica adherente puede conducir, sin embargo, a inconvenientes. Así, en una tinta de impresión pueden producirse incompatibilidades con respecto al disolvente de la tinta de impresión. Por ejemplo, ciertas películas poliméricas que son adecuadas para tolueno pueden ser incompatibles en disolventes tales como alcoholes o agua. Esto se hace notar en la formación de aglomerados que estropean completamente el efecto decorativo deseado.

Sin embargo, particularmente, pueden alterarse desventajosamente las adherencias poliméricas de este tipo, cuando se dotan los pigmentos de aluminio tras su preparación de revestimientos protectores químicos, tal como se describen por ejemplo en el documento DE 196 35 085, para hacerlos resistentes a la corrosión.

Lo mismo es válido para una estabilización mediante agentes protectores frente a la corrosión, tal como se conoce por ejemplo por el documento DE 100 01 437. En este caso, los restos de revestimiento de desprendimiento adherente conducen posiblemente a un revestimiento protector irregular y dificultan la aplicación de una capa protectora que puede prepararse de manera reproducible.

Particularmente el uso de sustratos revestidos de este tipo en pinturas al agua, en las que los pigmentos de aluminio inestables producen un gaseado indeseado mediante el desarrollo de hidrógeno, puede alcanzarse con sustratos revestidos previamente de este tipo sólo de manera difícilmente reproducible.

Otro inconveniente grave de los pigmentos PVD es su tendencia a la aglomeración sumamente fuerte. Por este motivo se proponen pigmentos PVD sólo en dispersiones altamente diluidas con habitualmente del 10% al 20% en peso de proporción de pigmento de aluminio. En cuanto a una manipulación más sencilla es deseable tener preparaciones con alta proporción de pigmentos de aluminio. Los pigmentos de dólar de plata se caracterizan en comparación con los pigmentos metálicos por la molienda de trituración mediante forma relativamente redonda y superficie relativamente lisa.

En el documento US 4.318.747 se dan a conocer pigmentos de efectos de aluminio finos con un tamaño promedio inferior a 5 !m con carácter flotante que tienen un valor de esparcimiento de al menos 50.000 cm2/g así como una superficie específica, medida según el procedimiento de BET, de 24 m2/g a 93 m2/g. A partir de estos datos pueden calcularse parámetros de superficie en el intervalo de 2, 4 a 9, 3. Debido a la gran rugosidad de la superficie de estos pigmentos se llega a una fuerte dispersión de la luz irradiada y por consiguiente a un brillo reducido, en comparación con la superficie lisa de un pigmento PVD.

El documento EP 1 621 586 A1 da a conocer pigmentos de efectos de aluminio obtenidos mediante molienda en húmedo en el intervalo de espesor de los pigmentos PVD con un espesor promedio de 25 a 80 nm y un tamaño promedio de 8 a 30 !m. Estos pigmentos no presentan, sin embargo, de manera desventajosa las propiedades ópticas de los pigmentos PVD.

Finalmente, el documento EP 1 080 810 B1 se refiere a un pigmento de aluminio que se preparó mediante... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Pigmentos de aluminio en forma de escamas con distribución de espesor estrecha, que están revestidos al menos parcialmente con lubricante, caracterizados por que presentan

a) un espesor promedio h50 determinado mediante recuento de espesor con microscopía electrónica de barrido de 15 a 75 nm, b) una anchura relativa de la distribución de espesor Lh determinada mediante recuento de espesor con microscopía electrónica de barrido, que se calcula por medio de la correspondiente curva de paso acumulado de las frecuencias relativas según la fórmula Lh = 100x (h90-h10) /h50, del 30% a menos del 70% y c) un difractograma de rayos X que se midió en pigmentos en configuración esencialmente planoparalela, con uno o dos picos principales que no corresponden a los reflejos [111].

2. Pigmentos de aluminio en forma de escamas según la reivindicación 1, caracterizados por que los pigmentos de aluminio se preparan mediante procedimiento de molienda.

3. Pigmentos de aluminio en forma de escamas según la reivindicación 1 ó 2, caracterizados por que los pigmentos de aluminio presentan una anchura relativa de las distribuciones de espesor Lh del 35% al 65%.

4. Pigmentos de aluminio en forma de escamas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizados por que los pigmentos de aluminio presentan un factor de forma d50/h50 de 200 - 1500.

5. Pigmentos de aluminio en forma de escamas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizados por que presentan en el difractograma de rayos X uno o dos picos de máxima intensidad que pueden asignarse a los reflejos [200] y/o [220].

6. Pigmentos de aluminio en forma de escamas según una de las reivindicaciones anteriores, caracterizados por que los pigmentos de aluminio están cubiertos con una capa protectora frente a la corrosión o inhibidora de pasivación.

7. Pigmentos de aluminio en forma de escamas según la reivindicación 6, caracterizados por que la capa protectora frente a la corrosión de pasivación comprende óxido de silicio, óxido de zirconio, óxido de aluminio, óxido de cromo, resina sintética polimerizada, óxidos de vanadio, óxidos y/o peróxidos de molibdeno, fosfatos, fosfitos, boratos o mezclas o combinaciones de los mismos.

8. Procedimiento para la preparación de pigmentos de aluminio en forma de escamas según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado por que comprende las siguientes etapas:

a) proporcionar una arena gruesa de aluminio con una distribución de tamaño de grano que presenta una darena gruesa, 10 < 3, 0 !m, una darena gruesa, 50 < 5, 0 !m y una darena gruesa, 90 < 8, 0 !m, b) moler la arena gruesa de aluminio de a) usando un molino en presencia de disolventes y lubricantes y cuerpos moledores que presentan un peso unitario de 1, 2 a 13 mg, para una duración de molienda de 15 a 100 h.

9. Procedimiento según la reivindicación 8, caracterizado por que los cuerpos moledores presentan un peso unitario de 5, 0 a 12 mg.

10. Procedimiento según la reivindicación 8 ó 9, caracterizado por que la arena gruesa de aluminio, que se prepara según la etapa a) , presenta una distribución de tamaño de grano que comprende una darena gruesa, 10 < 0, 6 !m, una darena gruesa, 50 < 2, 0 !m y una darena gruesa, 90 < 4, 0 !m.

11. Uso de pigmentos de aluminio según una de las reivindicaciones 1 a 7 en revestimientos, lacas, tintas de impresión, lacas en polvo, plásticos, impresiones de seguridad, materiales cerámicos y formulaciones cosméticas, preferentemente laca de uñas.

12. Uso de pigmentos de aluminio según la reivindicación 11 en impresiones en huecograbado, flexografías y/o serigrafías.

13. Uso de pigmentos de aluminio según la reivindicación 12 para la preparación de aplicaciones de lado posterior.

14. Uso de pigmentos de aluminio revestidos según una de las reivindicaciones 6 a 7 en pinturas al agua y agentes de revestimiento para aplicaciones exteriores.

15. Tinta de impresión, caracterizada por que contiene pigmentos de aluminio según una de las reivindicaciones 1 a 7.


 

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