Dispersión de pigmentos.

Método para producir una dispersión acuosa de pigmentos sustancialmente sustancialmente libre de unaglutinante orgánico que comprende mezclar al menos un compuesto de silano soluble en agua o dispersable enagua y partículas coloidales de sílice para formar partículas coloidales de sílice silanizadas en una dispersión acuosapor medio de la cual dicho al menos un compuesto de silano se mezcla con partículas coloidales de sílice en unarelación en peso de silano a sílice de aproximadamente 0,

25 a aproximadamente 1,5, mezclar tales partículascoloidales de sílice silanizadas con un pigmento orgánico y/o inorgánico, en donde la relación en peso de sílice apigmento es de aproximadamente 0,02 a aproximadamente 0,8 para formar dicha dispersión sustancialmenteacuosa de pigmentos.

Dispersión de pigmentos La presente invención se refiere a una dispersión acuosa de pigmentos, a un método para proporcionar dicha dispersión, y al uso de esta.

Antecedentes de la invención A menudo, los pigmentos inorgánicos se incorporan en diversos polímeros como agentes blanqueantes, agentes de tintado u opacificantes. Pigmentos tales como TiO2 son particularmente útiles para estos fines dado que dispersan la luz de forma muy eficaz. Tales pigmentos pueden estar presentes en dispersiones de pigmentos conocidos de p. ej. el documento US 5.886.069 que describe partículas de TiO2 con partículas inorgánicas discretas dispersadas en la superficie de las partículas de TiO2. Sin embargo, tales dispersiones no siempre son lo suficientemente estables y no permiten el almacenamiento durante un período mayor de tiempo sin sufrir la desestabilización o gelificación que da como resultado una eficacia de dispersión de luz considerablemente reducida. Tales dispersiones también pueden sufrir de agrupación óptica si las partículas de TiO2 están en contacto entre sí demasiado cerca. Como resultado de ello, la capacidad de cubrimiento y el poder colorante se pueden reducir considerablemente. Se han añadido expansores a formulaciones de pintura para separar las partículas de TiO2 para conservar la eficacia de la dispersión. Sin embargo, la distribución de expansores es difícil y la capacidad de cubrimiento se ve afectada. Sería deseable proporcionar una dispersión acuosa de pigmentos en ausencia de dispersantes tales como tensoactivos. Los tensoactivos pueden impartir problemas de espumación a la dispersión que a su vez pueden deteriorar la resistencia química y al agua.

El documento WO 2004/035474 A1 describe partículas coloidales de sílice silanizadas junto con un aglutinante orgánico. Sin embargo, los aglutinantes orgánicos pueden alterar la estabilidad de una dispersión de pigmentos. El proceso de dispersión de pigmentos en presencia de aglutinantes orgánicos también puede requerir una entrada de energía adicional dado que pueden ser necesarias mayores fuerzas de cizalla. Además, la presencia de aglutinantes orgánicos reduce la cantidad dispersable de pigmentos que a su vez reducen la eficacia de dispersión de luz resultante.

La presente invención se refiere a un método facilitado para proporcionar una dispersión acuosa de pigmentos que tiene estabilidad mejorada. Un objeto adicional de la invención es proporcionar un método para permitir un almacenamiento y vida útil más duraderos y que proporcione propiedades de pigmentos aceptables tales como eficacia de dispersión de luz cuando se mezcla en cualquier formulación que incluye pinturas.

La invención La presente invención se refiere a un método para producir una dispersión sustancialmente acuosa de pigmentos sustancialmente libre de un aglutinante orgánico que comprende mezclar al menos un compuesto de silano soluble en agua o dispersable en agua y partículas coloidales de sílice para formar partículas coloidales de sílice silanizadas en una dispersión acuosa por medio del cual al menos un compuesto de silano se mezcla con partículas coloidales de sílice en una relación en peso de silano a sílice de aproximadamente 0, 25 a aproximadamente 1, 5, mezclar dichas partículas coloidales de sílice silanizadas con un pigmento orgánico y/o inorgánico, en donde la relación en peso entre sílice y pigmento es de aproximadamente 0, 001 a aproximadamente 0, 8 para formar dicha dispersión sustancialmente acuosa de pigmentos.

El término "esencialmente o sustancialmente libre de un aglutinante orgánico" se refiere a un contenido de aglutinante orgánico en la dispersión acuosa de pigmentos menor que aproximadamente 15, por ejemplo menor que aproximadamente 10 o menor que aproximadamente 5, por ejemplo menor que aproximadamente 3 o menor que aproximadamente 1 o menor que aproximadamente 0, 1% en peso. Por lo tanto, de acuerdo con una realización, la dispersión se produce de tal modo que la dispersión obtenida contiene cantidades de aglutinante orgánico por debajo de los límites establecidos.

De acuerdo con una realización, las partículas de silano y sílice coloidal se mezclan en una relación en peso de silano a sílice que varían de aproximadamente 0, 3 a aproximadamente 1, 5, por ejemplo aproximadamente 0, 3 a aproximadamente 1, 2, o de aproximadamente 0, 35 a aproximadamente 0, 8, o de aproximadamente 0, 4 a aproximadamente 0, 8.

Los compuestos de silano pueden formar enlaces de siloxano covalentes estables (Si-O-Si) con los grupos silanol o pueden estar unidos a los grupos silanol, p. ej. mediante enlaces hidrógeno sobre la superficie de las partículas coloidales de sílice.

De acuerdo con una realización, la mezcla de partículas de silano y sílice coloidal se puede realizar de forma continua, por ejemplo a una temperatura de aproximadamente 20 a aproximadamente 95, o de aproximadamente 50 a aproximadamente 75, tal como de aproximadamente 60 a aproximadamente 70 °C. El silano se puede añadir lentamente a las partículas de sílice con agitación vigorosa a una velocidad controlada, que adecuadamente es de aproximadamente 0, 01 a aproximadamente 100, por ejemplo de aproximadamente 0, 1 a aproximadamente 10, o de

aproximadamente 0, 5 a aproximadamente 5, tal como de aproximadamente 1 a aproximadamente 2 moléculas de silano por nm2 de la superficie específica de sílice coloidal (sobre las partículas coloidales de sílice) y hora. La adición de silano se puede continuar durante cualquier período de tiempo adecuado dependiendo de la velocidad de adición, la cantidad de silano que se va a añadir y el grado de silanización deseado. Sin embargo, la adición de silano se puede continuar hasta aproximadamente 5 horas, por ejemplo hasta aproximadamente 2 horas hasta que se añada una cantidad adecuada de silano. La cantidad de silano añadida a las partículas coloidales de sílice es adecuadamente de aproximadamente 0, 1 a aproximadamente 6, por ejemplo de aproximadamente 0, 3 a aproximadamente 3, o de aproximadamente 1 a aproximadamente 2 de moléculas de silano por nm2 de la superficie específica de las partículas coloidales de sílice.

La mezcla de silano y sílice se puede realizar a un pH de aproximadamente 1 a aproximadamente 13, por ejemplo de aproximadamente 6 a aproximadamente 12, o de aproximadamente 7, 5 a aproximadamente 11, o de aproximadamente 9 a aproximadamente 10, 5.

Las partículas coloidales de sílice también llamadas soles de sílice en la presente memoria descriptiva, pueden derivarse de p. ej. sílice precipitada, microsílice (humo de sílice) , sílice pirógena (sílice ahumada) o geles de sílice con pureza suficiente y mezclas de los mismos.

Las partículas coloidales de sílice y soles de sílice se pueden modificar y pueden contener otros elementos tales como aminas, aluminio y/o boro que pueden estar presentes en las partículas y/o la fase continua. Las soluciones de sílice modificadas con boro se describen en, p. ej. en el documento US 2.630.410. Los soles de sílice modificados con aluminio tienen adecuadamente un contenido de Al2O3 de aproximadamente 0, 05 a aproximadamente 3 % en peso, por ejemplo de aproximadamente 0, 1 a aproximadamente 2 % en peso. El procedimiento de preparación de un sol de sílice modificada con aluminio se describe adicionalmente en p. ej. “The Chemistr y of Silica", de Her, K. Ralph, páginas 407-409, John Wiley & Sons (1979) y en el documento US 5 368 833.

Las partículas coloidales de sílice usadas adecuadamente tienen un diámetro de partícula promedio que varía de aproximadamente 2 a aproximadamente 150, por ejemplo de aproximadamente 2 a aproximadamente 100 o de aproximadamente 3 a aproximadamente 50, o de aproximadamente 4 a aproximadamente 40, o de aproximadamente 4 a aproximadamente 15, o de aproximadamente 5 a aproximadamente 12 nm. De forma adecuada, las partículas coloidales de sílice tienen una superficie específica de aproximadamente 20 a aproximadamente 1500, por ejemplo de aproximadamente 50 a aproximadamente 900, o de aproximadamente 70 a aproximadamente 600, o de aproximadamente 200 a aproximadamente 500 m2/g.

Las partículas coloidales de sílice pueden tener una distribución de tamaño de partícula estrecha, esto es, una desviación estándar relativa baja del tamaño de partícula. la desviación estándar relativa de la distribución de tamaño de partícula es la relación de la desviación estándar de la distribución de tamaño de partícula al tamaño de partícula promedio en números. EL desvío estándar relativo de la distribución de tamaño de partícula puede ser menor que aproximadamente 60 % en números, por ejemplo menor que aproximadamente 30 % en números, o menor... [Seguir leyendo]

1. Método para producir una dispersión acuosa de pigmentos sustancialmente sustancialmente libre de un aglutinante orgánico que comprende mezclar al menos un compuesto de silano soluble en agua o dispersable en agua y partículas coloidales de sílice para formar partículas coloidales de sílice silanizadas en una dispersión acuosa por medio de la cual dicho al menos un compuesto de silano se mezcla con partículas coloidales de sílice en una relación en peso de silano a sílice de aproximadamente 0, 25 a aproximadamente 1, 5, mezclar tales partículas coloidales de sílice silanizadas con un pigmento orgánico y/o inorgánico, en donde la relación en peso de sílice a pigmento es de aproximadamente 0, 02 a aproximadamente 0, 8 para formar dicha dispersión sustancialmente acuosa de pigmentos.

2. Método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el pigmento tiene un tamaño de partícula que varía de aproximadamente 10 a aproximadamente 5000 nm.

3. Método de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde el contenido de pigmento en la dispersión es de aproximadamente 25 a aproximadamente 85 % en peso.

4. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde el pigmento es TIO2.

5. Método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en donde la relación en peso de sílice a pigmento varía de aproximadamente 0, 02 a aproximadamente 0, 4.

6. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en donde la relación en peso de silano a sílice varía de aproximadamente 0, 3 a aproximadamente 1, 5.

7. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en donde la dispersión acuosa contiene hasta aproximadamente 20 % en volumen de un disolvente orgánico soluble en agua o dispersable en agua.

8. Método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde la adición de un aglutinante orgánico es tal que la dispersión obtenida contiene menos de aproximadamente 1 % en peso del mismo.

9. Dispersión acuosa de pigmentos sustancialmente libre de un aglutinante orgánico que comprende partículas coloidales de sílice silanizadas, en donde la relación en peso de silano a sílice en la dispersión de pigmento es de aproximadamente 0, 25 a aproximadamente 1, 5; y un pigmento orgánico y/o inorgánico, en donde la relación en peso de sílice a pigmento es de aproximadamente 0, 02 a aproximadamente 0, 8.

10. Dispersión de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el pigmento tiene un tamaño de partícula que varía de aproximadamente 1 a aproximadamente 5000 nm.

11. Dispersión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 10, en donde la relación en peso de silano a sílice varía de aproximadamente 0, 3 a aproximadamente 1, 5.

12. Dispersión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11, en donde la relación en peso de sílice a pigmento varía de aproximadamente 0, 02 a aproximadamente 0, 4.

13. Dispersión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 12, en donde el contenido de sílice en la dispersión es de aproximadamente 1 a aproximadamente 80 % en peso.

14. Dispersión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 13, en donde el contenido de pigmento en la dispersión es de aproximadamente 25 a aproximadamente 85 % en peso.

15. Dispersión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 14, en donde el pigmento es inorgánico.

16. Dispersión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 o 15, en donde el pigmento es TiO2.

17. Dispersión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 16, en donde la dispersión tiene un contenido de aglutinante orgánico de menos de aproximadamente 1 % en peso.

18. Uso de una dispersión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 17, en donde la dispersión se usa en aplicaciones de revestimiento.

19. Uso de una dispersión de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 17, en donde la dispersión se usa para reducir la formación de burbujas.