ES2213065T3

ES2213065T3 - Preparados de pigmentos en polvo dificilmente inflamables.

Info

Publication number: ES2213065T3
Application number: ES00987257T
Authority: ES
Inventors: Rudiger Jung; Klaus Saitmacher; Arpad Acs
Original assignee: Clariant GmbH
Current assignee: Clariant Produkte Deutschland GmbH
Priority date: 1999-12-09
Filing date: 2000-11-16
Publication date: 2004-08-16
Anticipated expiration: 2020-11-16
Also published as: US20010007887A1; US6479569B2; MXPA02005568A; BR0016274A; WO2001042378A2; DE19959288A1; DK1240254T3; WO2001042378A3; JP5033286B2; EP1240254A2; TR200400397T4; CN1408015A; ATE259864T1; JP2003521569A; EP1240254B1; HK1053486A1; CZ20021975A3; DE19959288C2; CA2393991A1; KR20020070456A

Abstract

Preparado de pigmentos, que contiene un pigmento orgánico y del 0, 2 al 20% en peso, referido al peso total del preparado de pigmentos, de un polifosfato de amonio o de un compuesto organofosforado.

Description

Preparados de pigmentos en polvo difícilmente inflamables.

La presente invención se refiere a preparados de pigmentos en polvo difícilmente inflamables, estables durante el almacenamiento en calor y no deflagrantes.

Numerosos pigmentos en polvo habituales muestran una velocidad de combustión por debajo de 45 segundos para 100 mm, lo que hace necesario una clasificación como material peligroso según las normativas legales válidas actualmente. Por ello, la manipulación y el almacenamiento de tales materiales están sujetos a normas de seguridad particulares, que normalmente hacen necesario tomar precauciones técnicas en cuanto a los aparatos y la construcción que son muy costosas.

Del documento DD 250 322 A1 se conocen materiales plásticos de moldeo con pigmentos pirorretardantes, en los que el pigmento es un nitrurofosfato cristalino y debe poseer por sí mismo propiedades pirorretardantes. El polifosfato de amonio (PFA) se emplea con el fin de proteger los plásticos contra las llamas (documentos DE-A1-30 05 252, EP-A-0 049 763), sin embargo, afecta significativamente las propiedades materiales del medio que lo rodea. También los documentos EP-A-75.182; US-A-5.043.151; US-A-4.702861 y US-A-4.655.845 describen distintos materiales, a los que se les añadieron compuestos de fósforo.

Todavía no se conoce un método para mejorar los pigmentos orgánicos en polvo, en cuanto a técnicas de seguridad, sin perjuicio de las propiedades materiales.

Por tanto, la presente invención se basó en la tarea de proporcionar pigmentos orgánicos en polvo protegidos contra la inflamación o difícilmente inflamables, sin que se presenten perjuicios considerables de las propiedades pigmentarias, del colorido, de la reología o del comportamiento de dispersión.

Sorprendentemente, se ha mostrado que esta tarea se puede solucionar por medio de un preparado de pigmentos, que consta esencialmente del pigmento orgánico y de un polifosfato de amonio o de un compuesto organofosforado.

El objeto de la presente invención es un preparado de pigmentos, que contiene un pigmento orgánico y del 0,2 al 20% en peso, preferiblemente del 1 al 15% en peso, especialmente del 2 al 10% en peso, referido al peso total del preparado de pigmentos, de un polifosfato de amonio (PFA) o de un compuesto organofosforado.

Como PFA en el sentido de la presente invención se consideran tales de fórmula general

H_{(n-m)+2}(NH_{4})_{m}P_{n}O_{3n+1}

en las cuales n significa un número entero con un valor promedio de 20 a 800 y la relación de m respecto a n se encuentra entre 0,7 y 1,1 (documento DE-A-12 83 532); además PFA microencapsulado, que preferiblemente está compuesto por del 75 al 99% en peso de PFA de la fórmula anterior y preferiblemente del 1 al 25% en peso de una resina sintética, que recubre las partículas de PFA individuales, con lo que la resina sintética puede constar de melamina y formaldehído (documento EP-A-0 033 361); o de fenol y formaldehído (documento DE-A-30 05 252); o de melamina y/o dicianodiamida (documento EP-A-0 106 248); de poliurea (documento EP-A-0 180 790), de poliuretano (documento EP-A-0 178 554) o de policarbodiimida (documento EP-A-0 178 529).

El mismo PFA puede producirse según procedimientos conocidos, como por ejemplo los descritos en los documentos US-A-3 978 195, EP-A-0 480 180, EP-A-0 537 475, EP-A-0 411 381 o EP-A-0 088 265.

Los PFA anteriormente descritos se encuentran también en el mercado bajo la denominación ®Exolit (Clariant GmbH), por ejemplo Exolit AP 422, Exolit AP 423, Exolit AP 452, Exolit AP 462.

Los compuestos organofosforados en el sentido de la presente invención son, por ejemplo, tris(2-cloroetil)fosfato, tris(2-isopropil)fosfato, éster metílico del ácido (5-etil-2-metil-1,2,3-dioxafosforinan-5-il)metil-metanofosfónico, poliéster de ácido fosfórico y etilenglicol con grupos de éster hidroxialquílico y de éster alquílico o con grupos de éster hidroxialquílico y de éster cloroalquílico, por ejemplo Exolit OP 514, Exolit OP 550, Exolit OP 910.

Como pigmentos orgánicos se consideran, por ejemplo, azopigmentos, tales como los pigmentos monoazoicos, diazoicos, de naftol, de azocondensación o de complejos metálicos, como también pigmentos policíclicos, tales como pigmentos de isoindolinona e isoindolina, de antantrona, tioíndigo, quinoftalona, antraquinona, dioxazina, ftalocianina, quinacridona, de perileno, de perinona, dicetopirrolopirrol, tiazoíndigo y azometino.

En lo anterior son de particular interés aquellos pigmentos orgánicos, cuyos polvos son fácilmente inflamables,, como por ejemplo, el pigmento C.I. Pigment Red 38, el pigmento P. Red 184, el pigmento P. Yellow 12, el pigmento P. Orange 5.

Además, el preparado de pigmentos según la invención puede contener otros materiales auxiliares o aditivos habituales, por ejemplo medios de dispersión, diluyentes, ceras, material de carga, agentes de fijación, antiespumantes, medios antipolvo, colorantes para matizar, materiales tensoactivos, conservantes y medios retardadores del secado.

De especial interés son los preparados de pigmentos, que están compuestos esencialmente por del 0,2 al 20% en peso, preferiblemente del 1 al 15% en peso, especialmente del 2 a 10% en peso, de un fosfato de amonio o de un compuesto organofosforado; del 99,8 al 80% en peso, preferiblemente del 99 al 85% en peso, especialmente del 98 al 90% en peso, de un pigmento orgánico; y del 0 al 15% en peso, por ejemplo del 0,1 al 10% en peso, de los medios auxiliares y aditivos mencionados anteriormente; referido al peso total (100%) del preparado de pigmentos.

El preparado de pigmentos según la invención se puede producir mezclando, en la relación de cantidades anteriormente mencionada, el pigmento orgánico en forma de pigmento en polvo, de una torta de filtrado o de prensado humedecida con agua o de una suspensión de pigmento, con el PFA o el compuesto organofosforado en forma de polvo o en forma de una solución o suspensión en agua, por ejemplo con ayuda de un mezclador de polvos o de un mezclador de pastas.

Los preparados de pigmentos según la invención pueden presentarse como granulado, microgranulado o polvo.

Mediante la adición de PFA según la invención, cambia el comportamiento de combustión de los polvos de pigmentos fácilmente inflamables, en cuanto a que la llama se apaga por sí misma poco después del encendido. Con ello se suprime la clasificación como material peligroso.

Mediante la adición de PFA según la invención, cambia la capacidad de explosión del polvo en cuanto a que la velocidad de ascenso de la presión (valor de K_{st}) disminuye marcadamente y las energías mínimas de encendido de las mezclas polvo-aire relevantes en la práctica, son mayores en de 1 a 2 órdenes de magnitud.

Los preparados de pigmentos producidos según la invención pueden emplearse en la pigmentación de materiales orgánicos de elevado peso molecular de origen natural o sintético, por ejemplo de plásticos, resinas, lacas, pinturas o tóners y reveladores electrofotográficos, así como de tintas y colores de impresión.

Los materiales orgánicos de elevado peso molecular que pueden pigmentarse con los mencionados preparados de pigmentos son, por ejemplo, éteres y ésteres de celulosa, tales como etilcelulosa, nitrocelulosa, acetato de celulosa o butirato de celulosa, resinas naturales o resinas sintéticas, tales como resinas de polimerización o resinas de condensación, por ejemplo resinas aminoplásticas, en particular resinas de ureaformaldehído y melaminaformaldehído, resinas alquídicas, resinas acrílicas, plásticos fenólicos, policarbonatos, poliolefinas, tales como poliestirol, poli(cloruro de vinilo), polietileno, polipropileno, poliacrilonitrilo, éster del ácido poliacrílico, poliamida, poliuretano o poliéster, goma, caseína, silicona y resinas de siliconas, solas o en mezclas.

En este caso no es importante si los mencionados compuestos orgánicos de elevado peso molecular se presentan como masas plásticas, masas fundidas o en forma de soluciones de hilatura, lacas, pinturas o colores de impresión. Según el uso previsto puede ser ventajoso utilizar los preparados de pigmentos según la invención como mezcla o en forma de preparaciones o dispersiones. Referido al material orgánico de elevado peso molecular a pigmentar, los preparados de pigmentos según la invención se utilizan en una cantidad de preferiblemente del 0,05 al 30% en peso, preferiblemente del 0,1 al 10% en peso.

Los preparados de pigmentos según la invención también son apropiados como colorantes en tóners y reveladores electrofotográficos, como ,por ejemplo, tóners en polvo de uno o dos componentes (también denominados reveladores de uno o dos componentes), tóners magnéticos, tóners líquidos, tóners de polimerización, así como tóners especiales (L.B. Schein, "Electrophotography and Development Physics"; Springer Series in Electrophysics 14, Editorial Springer, 2ª edición, 1992).

Típicos aglomerantes de tóners son resinas de polimerización, poliadicción y policondensación, tales como resinas epoxídicas de estireno, de estirenoacrilato, de estirenobutadieno, de acrilato, de poliéster, fenólicas, polisulfonatos, poliuretanos, solos o en combinación, así como polietileno y polipropileno, que pueden contener otras sustancias, tales como medios controladores de la carga, ceras o fluidificantes, o se modifican después con estos aditivos.

Los preparados de pigmentos según la invención también son válidos como colorantes en polvos o en lacas en polvo, en particular en lacas en polvo pulverizables de forma triboeléctrica o electrocinética, que se utilizan para el recubrimiento superficial de objetos de, por ejemplo, metal, madera, plástico, vidrio, cerámica, hormigón, material textil, papel o caucho (J.F. Hughes, "Electrostatics Powder Coating" Research Studies, John Wiley & Sons, 1984).

Como resinas de lacas en polvo se emplean de forma típica resinas epoxídicas, resinas de poliéster que contienen grupos carboxílicos e hidroxílicos, resinas de poliuretano y acrílicas junto con endurecedores habituales. También se utilizan combinaciones de resinas. De esta manera, frecuentemente se emplean, por ejemplo, resinas epoxídicas en combinación con resinas de poliéster que contienen grupos carboxílicos e hidroxílicos. Por ejemplo, son típicos componentes de endurecedores (dependiendo del sistema de resina) anhídridos de ácidos, imidazoles, así como diciandiamida y sus derivados, isocianatos cubiertos, bisaciluretanos, resinas fenólicas y de melamina, isocianurato de triglicidilo, oxazolina y ácidos dicarboxílicos.

Además, los preparados de pigmentos según la invención son apropiados como colorantes en tintas de inyección a chorro en base acuosa o no acuosa, así como también en tales tintas, que trabajan según el procedimiento hot-melt.

Además, los preparados de pigmentos según la invención son apropiados también como colorantes para filtros de colores, tanto para la síntesis de color aditiva como para la sustractiva.

En los ejemplos siguientes "partes" significa partes en peso, los porcentajes son porcentajes en peso.

Ejemplo 1

100 partes de pigmento C.I. Pigment Red 38 en forma de polvo se mezclan intensamente con 2 partes, 5 partes o 10 partes de Exolit AP 423 en un mezclador de polvo, de manera que se garantiza una distribución homogénea.

Ejemplo 2

280 partes de una torta acuosa de prensado de pigmento (28% de porción sólida), del pigmento C.I. Pigment Red 38, se mezclan intensamente con 2 partes, 5 partes o 10 partes de Exolit AP 423 en un mezclador de pastas y a continuación se secan.

Ejemplo 3

Para la producción de 100 partes del pigmento C.I. Pigment Red 38 se enfría la suspensión de acople, después de finalizada la reacción de acople, y se mezcla con 2 partes, 5 partes o 10 partes de Exolit AP 462. Por la baja solubilidad de esta preparación de Exolit (polifosfato de amonio microencapsulado), la regeneración de los pigmentos puede llevarse a cabo por filtración y un secado posterior.

Ejemplo 4

100 partes del pigmento C.I. Pigment Red 38 en forma de polvo se pulverizan uniformemente en un mezclador yacente con 2 partes, 5 partes o 10 partes de Exolit OP 910 y se secan a continuación. En cuanto al Exolit OP 910 se trata de un líquido viscoso, que puede diluirse con agua para una mejor manejabilidad.

Experimentos de combustión

El ensayo según "Transportvorschrift nach UN-Richtlinie" (Norma de transporte según la normativa de las Naciones Unidas) prevé la medición de la velocidad de combustión a lo largo de una distancia de 100 mm, amontonándose el material en una forma triangular dada sobre un plato de cerámica. Se realizaron 6 mediciones individuales, valorándose la mayor velocidad de combustión. En la siguiente tabla, los valores medidos se agrupan como valores medios a lo largo de la distancia de medida de 100 mm.

1

2

\vskip1.000000\baselineskip

Ninguno de los materiales probados puede clasificarse todavía como "material fácilmente inflamable". Incluso se observa un efecto pirorretardante aún en la concentración más baja.

En contraposición a los polvos de pigmentos no tratados, en los preparados de pigmentos según la invención la distribución de tamaño de grano no tiene una influencia sobre el comportamiento de combustión.

Ejemplos 5 a 8

Para los siguientes pigmentos se producen preparados de pigmentos, de igual manera que en los ejemplos 1 a 4:

5): Pigmento C.I. Pigment Red 184,

6): Pigmento C.I. Pigment Orange 5,

7): Pigmento C.I. Pigment Yellow 74,

8): Pigmento C.I. Pigment Yellow 12

Almacenamiento caliente en una cesta de alambre de 1l según la normativa de las Naciones Unidas (método de ensayo N.4):

El análisis del pigmento C.I. Pigment Yellow 12 en el caso del almacenamiento caliente en una cesta de alambre de 1l con una porción del 0%, el 5%, el 10% de Exolit ASP 423 a una temperatura del horno de 120ºC, llevó a una disminución del calentamiento espontáneo de 33ºC (0% de ASP 423) a 18ºC (5% de ASP 423) o a 11ºC (10% de ASP 423).

Experimentos respecto al comportamiento de explosión del polvo

Los datos característicos de la explosión del polvo se determinaron en una bola cerrada de 20l con un inflamador químico (energía de inflamación 10.000 mJ) y una tobera de impacto como sistema de distribución del polvo.

Las energías mínimas de inflamación se determinaron (sistema de distribución del polvo: campana; disparador: relé HV, electrodo móvil; tensión de carga: 11 ó 15 kV; distancia de los electrodos 6 mm).

Ejemplo 9

Se analiza el comportamiento de explosión del polvo de un preparado de pigmentos según el ejemplo 7 (pigmento C.I. Pigment Yellow 74 con una porción del 10% de Exolit AP 423).

Se encuentra un valor de K_{ST} de 250 bar*m/s. Las energías mínimas de inflamación son de 300 mJ (concentración de polvo de 1 mg/l). Un pigmento C.I. Pigment Yellow 74 sin adición de Exolit AP 423 presenta un valor de K_{ST} de 320 bar*m/s y una energía mínima de inflamación de 3 mJ, respectivamente en el caso de concentraciones de polvo de 0,5 a 1,5 mg/l.

Claims

1. Preparado de pigmentos, que contiene un pigmento orgánico y del 0,2 al 20% en peso, referido al peso total del preparado de pigmentos, de un polifosfato de amonio o de un compuesto organofosforado.

2. Preparado de pigmentos según la reivindicación 1, que contiene del 1 al 15% en peso, preferiblemente del 2 al 10% en peso, referido al peso total del preparado de pigmentos, de un polifosfato de amonio o de un compuesto organofosforado.

3. Preparado de pigmentos según las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque el polifosfato de amonio tiene la fórmula

H_{(n-m)+2}(NH_{4})_{m}P_{n}O_{3n+1}

en la que n es un número entero con un valor promedio de 20 a 800 y la relación de m a n se encuentra entre 0,7 y 1,1.

4. Preparado de pigmentos según la reivindicación 3, caracterizado porque el polifosfato de amonio está microencapsulado por medio de una resina sintética del grupo melamina-formaldehído, fenol-formaldehído, melamina y/o diciandiamida, poliurea, poliuretano y policarbodiimida.

5. Preparado de pigmentos según una o varias de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el compuesto organofosforado es tris(2-cloroetil)fosfato, tris(2-isopropil)fosfato, éster metílico del ácido(5-etil-2-metil-1,2,3-dioxafosforinan-5-il)metil-metanofosfónico, poliéster de ácido fosfórico y etilenglicol con grupos de éster hidroxialquílico y de éster alquílico o con grupos de éster hidroxialquílico y de éster cloroalquílico.

6. Preparado de pigmentos según una o varias de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el pigmento orgánico es un azopigmento o un pigmento policíclico.

7. Preparado de pigmentos según la reivindicación 6, caracterizado porque el azopigmento es un pigmento monoazoico, disazoico, de naftol, de complejos metálicos o de azocondensación.

8. Preparado de pigmentos según la reivindicación 6, caracterizado porque el pigmento policíclico es un pigmento de isoindolinona, isoindolina, antantrona, tioíndigo, quinoftalona, antraquinona, dioxazina, ftalocianina, quinacridona, perileno, perinona, dicetopirrolopirrol, tiazoíndigo o azometino.

9. Preparado de pigmentos según una o varias de las reivindicaciones 1 a 8, que consiste esencialmente en del 0,2 al 20% en peso de un polifosfato de amonio o de un compuesto organofosforado y del 99,8 al 80% en peso de un pigmento orgánico, y del 0 al 15% en peso de materiales auxiliares y aditivos, referidos al peso total (100%) del preparado de pigmentos.

10. Procedimiento para la fabricación de un preparado de pigmentos según una o varias de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque se mezcla el pigmento orgánico en forma de pigmento en polvo, de una torta de filtrado o de prensado humedecida en agua o de una suspensión de pigmentos, con el polifosfato de amonio o el compuesto organofosforado en forma de polvo o en forma de una solución o suspensión en agua.

11. Uso de un preparado de pigmentos según una o varias de las reivindicaciones 1 a 9, para la pigmentación de un material orgánico de elevado peso molecular de origen natural o sintético.

12. Uso según la reivindicación 11, caracterizado porque el material orgánico de elevado peso molecular es un plástico, una resina, una laca, una pintura, un tóner o revelador electrofotográfico, una tinta o una laca en polvo.