ES2215878T3 - Granulado de pigmento para teñir materiales de construccion y procedimiento para su fabricacion. - Google Patents

Abstract

Uso de una combinación de compuestos unidos a iones alcalinotérreos y medios seleccionados entre uno o varios del grupo de los compuestos mono- o polihidroxílicos, compuestos mono- o polihidroxiamino, carboxilatos y silicatos, en la fabricación de granulados de pigmento para teñir materiales de construcción, para disminuir la tendencia a la eflorescencia de los componentes unidos a los materiales de construcción y/o para aumentar el contenido de pigmento en la mezcla para granular.

Description

Granulado de pigmento para teñir materiales de construcción y procedimiento para su fabricación.

La invención se refiere a granulados de pigmento para teñir materiales de construcción y un procedimiento para la fabricación de tales granulados.

Para teñir materiales de construcción, especialmente de materiales de construcción relacionados con el cemento, como por ejemplo hormigón, se emplean actualmente de forma predominante pigmentos inorgánicos, especialmente basados en diferentes óxidos de hierro. Además, los granulados de pigmento muestran ventajas muy considerables frente a polvos y pastas, por ejemplo, en la manipulación, al evitar el polvo y similares, aunque también respecto a sus propiedades de dispersión.

A partir del documento DE-A1 2908202 se conoce el empleo de preparados de carbono que contienen agua (con 30% a 80% de agua) como granulados de perlas para teñir en la industria del cemento. Esta técnica no se puede usar para otros pigmentos y los granulados con tales contenidos de agua son desventajosos, también para fines de uso en el sector de la construcción.

A partir del documento DE-A1 2940156 se conoce la granulación junto con aglutinantes mediante granulación por pulverización. Los granulados de pigmento así obtenidos se emplean para la fabricación de tintas de color, teñido de plásticos, barnices y similares. No contiene una referencia al teñido de materiales de construcción, asfalto y similares.

A partir del documento EP-A2 0191278 se conocen granulados de color con más de 5% en peso hasta 50% en peso de agua. Según esta teoría técnica, los granulados con bajo contenido en agua no se pueden usar para materiales de construcción.

En el documento DE-A1 3619363 se describen por primera vez granulados de pigmento que se pueden usar para teñir materiales de construcción, que pueden comprender pigmentos diferentes del carbono. Según este estado de la técnica se preparan microgranulados como tales pigmentos mediante mezclado con aglutinantes y a continuación secado por pulverización. Los aglutinantes son esencialmente aglutinantes orgánicos, como por ejemplo, sulfonato de lignina. Estos granulados tienen éxito comercial.

En el documento DE-A1 3918694 se proponen microgranulados sin aglutinantes orgánicos. Aquí se usan compuestos inorgánicos como aglutinantes, especialmente óxidos y/o hidróxidos y los correspondientes hidratos. Tales productos son a menudo problemáticos en la práctica, porque tienden a la dispersión incompleta en el procesado en cemento y similares.

El documento EP-A1 0567882 describe granulados de estructura, compactación y pulverización con aglutinantes como especialmente aceite de máquinas, cera, parafina y similares, que sirven para el teñido del asfalto. Adicionalmente a los aglutinantes se pueden emplear sustancias como sulfonato de lignina, melaza, almidón y similares. Las sustancias como el sulfonato de lignina no se pueden usar solas como aglutinantes según esta publicación.

A partir del documento EP-A1 0650939 se conoce la compactación de pigmentos de óxido de hierro con aglutinantes bajo presiones de compresión muy pequeñas, no superándose las fuerzas lineales de 15 kN/cm y debiéndose emplear densidades entre 0,5 g/cm^{3} y 3 g/cm^{3}. Estos productos en polvo ligeramente compactados se aplastan en germinado y polvo y les sigue una granulación de estructura de tipo convencional. El paso de compactación no parece tener una influencia detectable en las propiedades del granulado; se trata fundamentalmente de una granulación de estructura convencional. Como aglutinantes se emplean sustancias inorgánicas u orgánicas, principalmente aceites y similares.

A partir del documento EP-A1 0657511 se conoce la fabricación de granulados de pigmento con lactosa como aglutinantes mediante secado por pulverización con una humedad residual por debajo del 2,5% en peso.

Como "granulados" se entiende, en el contexto de esta descripción, cualquier material cuyo tamaño de grano medio en comparación con los materiales de partida se ha aumentado mediante un paso de tratamiento. Por eso los "granulados" no sólo comprenden los granulados de pulverización y granulados de compactación, sino también, por ejemplo, productos de un tratamiento húmedo con molido posterior.

A causa de las considerables ventajas en comparación con polvos, pastas y similares, desde hace décadas se usan los granulados industrialmente a gran escala. La granulación también tiene éxito desde hace tiempo para el procesado de pigmentos.

Ahora, las experiencias que se han obtenido con los granulados de pigmento en otros ámbitos no se pueden transferir fácilmente al teñido de materiales de construcción, asfalto y similares. En la práctica, granulados que teóricamente deberían ser apropiados de forma casi perfecta, demuestran ser a menudo insuficientes, porque no combinan entre sí todas las propiedades necesarias.

Así, a menudo se alcanza una buena dureza del granulado, lo que contrarresta su destrucción en el envasado y el transporte y contiene la formación de polvo; aunque así por otro lado puede afectar a la dispersabilidad y no se llega al teñido homogéneo deseado y al desarrollo de la intensidad del color requerido.

Por otro lado, los granulados con muy buena intensidad del color y más ligera dispersabilidad son a menudo demasiado blandos y ya se desintegran antes del procesado en material de construcción, lo que puede conducir a aumentar la formación de polvo, a residuos en los envases, a menor fluidez y correspondientemente a frecuentes fallos de dosificación.

De las numerosas posibilidades de granulación, ha triunfado en la práctica la granulación por pulverización, mientras por ejemplo la granulación en lecho fluidificado, teóricamente totalmente comparable, no ha aportado hasta ahora granulados utilizables.

Últimamente se han dado a conocer propuestas para renunciar totalmente a los granulados y en lugar de éstos usar polvos recubiertos. Como ejemplo se cita el documento WO 97/20892. Queda esperar si de esta manera se pueden evitar amplias distribuciones de tamaño de partícula a causa de aglutinados, etc. y si tales polvos recubiertos se pueden usar sin producir los problemas de polvo que eran típicos del estado de la técnica antes de la introducción de los granulados de pigmento.

Para facilitar el molido, la suspensión y la dispersión de los granulados de pigmento se usan agentes tensioactivos y aglutinantes que se seleccionan de manera que el granulado se desintegra con el efecto de dispersión deseado. Sin embargo, todos los agentes tensioactivos y aglutinantes usados hasta ahora para facilitar la dispersión presentan el inconveniente que refuerzan la tendencia a la eflorescencia, especialmente de materiales de construcción relacionados con el cemento. En el fenómeno de la eflorescencia, determinados componentes de la mezcla de material de construcción, en el caso del hormigón o del cemento sobretodo la caliza (CaCO_{3}), migran gradualmente por ejemplo, mediante meteorización, disolución o envejecimiento del material, en forma disuelta hacia la superficie y tras la evaporación del disolvente forman allí un depósito no deseado que se renueva constantemente.

Esencialmente el objetivo de la invención es proponer en este contexto un procedimiento para teñir materiales de construcción mediante granulados de pigmento que facilite el efecto de teñido por los pigmentos y al mismo tiempo disminuya la tendencia a la eflorescencia, especialmente de materiales de construcción relacionados con el cemento. Además, es un objetivo de la invención indicar un procedimiento que permita aumentar el contenido de pigmento en la mezcla para granular.

Las características definidas en las reivindicaciones independientes sirven para alcanzar este objetivo.

En las reivindicaciones subordinadas se describen configuraciones ventajosas.

El objetivo de la invención se alcanza al mezclar los pigmentos, especialmente en forma de polvo de pigmento y/o torta filtrante de pigmento, y los agentes tensioactivos y aglutinantes convencionales en la fabricación de granulados de pigmento adicionalmente con al menos un medio reductor de la tendencia a la eflorescencia y/o un medio para el aumento del contenido de pigmento en la mezcla para granular. Así, se encontró de forma sorprendente que estos medios pueden actuar de forma sinérgica, es decir, que los medios que contribuyen al aumento del contenido de pigmento en la mezcla para granular refuerzan el efecto reductor correspondientes de la eflorescencia de (otros) medios. Así, mediante el procedimiento según la invención resulta una homogeneidad excepcional, así como una excelente intensidad de color del teñido.

Los medios con reducida tendencia a la eflorescencia se seleccionan según la invención a partir de compuestos unidos con iones alcalinotérreos. Preferiblemente se usan compuestos tales, que forman sales poco solubles con los iones alcalinotérreos o complejos, especialmente complejos estables.

Los complejantes en el procedimiento según la invención comprenden ácidos aminopolicarboxílicos como EDTA, ácidos alcano-1,1-difosfónicos, ácidos polioxicarboxílicos, poliaminas, éteres corona, polímeros complejantes y similares. Los polímeros complejantes pueden seleccionarse a partir de poliestiroles funcionalizados, poliacrilatos, poliacrilonitrilos, polivinilalcoholes o polietileniminas, que presentan como grupos funcionales restos ácido iminodiacético, hidroquinolina, tiourea, guanidina, ditiocarbamato, ácido hidroxámico, amidoxima, ácido aminofosfórico, restos poliamino cíclicos o no cíclicos, mercapto, 1,3-dicarbonilo o éter corona.

Son especialmente preferibles en el procedimiento según la invención los compuestos que forman sales poco solubles en iones alcalinotérreos, como oxina (8-quinolinol), ácidos policarboxílicos, preferiblemente ácido oxálico o sus correspondientes sales, así como jabones. En una forma de realización especialmente preferible se usan jabones, por ejemplo, jabones convencionales que se pueden obtener comercialmente, y entre estos especialmente jabones blandos. Los jabones blandos pueden contener jabones grasos y de potasa. Preferiblemente se usan jabones grasos y con especial preferencia jabones grasos basados en aceite vegetal.

Para el aumento del contenido de sólido, especialmente el contenido de pigmento en la mezcla para granular, se usan medios según la invención que favorecen la solubilización de pigmentos sólidos tras la adición de agua, así como el moldeado de los gránulos, especialmente en el secado por pulverización. Finalmente, es entonces especialmente ventajoso si los compuestos reductores de la tendencia a la eflorescencia con propiedades de superficies límite activas (como por ejemplo, los jabones) anteriormente mencionados están contenidos en la mezcla para granular. En esta forma de realización preferible se obtiene un efecto sinérgico, en el que tanto el contenido de pigmento en la mezcla para granular y la formación del moldeado del granulado se favorecen de forma sobre-aditiva, como también se reduce de forma sobre-aditiva la tendencia a la eflorescencia de los componentes relacionados con el material de construcción. Sin embargo, los medios para el aumento del contenido de pigmento en la mezcla para granular también se pueden usar entonces de forma ventajosa cuando no se usa ninguno de los medios reductores de la tendencia a la eflorescencia, ya que por ejemplo, en el secado por pulverización disminuyen considerablemente los costes de pulverizado del granulado mediante el aumento de la proporción de pigmento en el pigmento-lodo (suspensión coloidal de pigmento) a pulverizar. Del mismo modo se pueden usar de forma ventajosa los medios para la reducción de la tendencia a la eflorescencia, también cuando se renuncia al medio moldeador.

El medio que aumenta el contenido de pigmento en la mezcla para granular puede seleccionarse a partir de compuestos que no son lipófilos. Preferiblemente puede seleccionarse a partir de compuestos mono- o polihidroxílicos, compuestos mono- o polihidroxiamino o carboxilatos o combinaciones de estos compuestos.

En el procedimiento según la invención para la fabricación de granulados de pigmento pueden usarse como compuestos monohidroxílicos alcoholes monovalentes, primarios, secundarios o terciarios, alquilsustituidos o no sustituidos, como por ejemplo, 1-ropanol, 2-metil-1-propanol, 2-metil-2-propanol y similares. Son preferibles alcoholes C_{3} hacia arriba. Los compuestos polihidroxílicos usados según la invención comprenden alcoholes polivalentes alquilsustituidos o no sustituidos, por ejemplo dioles, glicoles como etilenglicol y polialquilenglicoles, glicerina, alcoholes del azúcar como sorbitol e inositol, trimetilolpropano y similares. Preferiblemente se usan en la presente invención 2-metil-1-propanol y glicoles.

Además, los compuestos monohidroxiamino usados en el procedimiento según la invención para la fabricación del granulado de pigmento son aminoalcoholes monovalentes, primarios, secundarios o terciarios, alquilsustituidos o no alquilsustituidos, como por ejemplo, 2-amino-1-propanol, 2-amino-1-butanol, 3-amino-1-propanol, 2-amino-2-metil-1-propanol y similares. Son preferibles los aminoalcoholes de C_{3} hacia arriba. Como compuestos polihidroxiamino según la invención pueden usarse alcoholes polivalentes, alquilsustituidos o no sustituidos, como por ejemplo, 2-amino-2-metil-1,3-propanodiol y similares. En una forma de realización preferible de la presente invención se usan aminoalquilpropanoles con restos alquilo C_{1} a C_{4}, especialmente restos alquilo C_{1}, como por ejemplo 2-amino-2-metil-1-propanol.

Además se pueden usar otros compuestos con peso molecular relativamente bajo (preferiblemente C_{1} a C_{100}, con especial preferencia C_{2} a C_{50}, especialmente C_{3} a C_{25}), que llevan uno o varios grupos hidrófilos. Además, se puede tratar de NH_{2}- y OH- aunque también de grupos éter, grupos carboxilo, funciones ácido y similares, dado el caso también en forma (salina) neutralizada.

La cantidad total de medios reductores de la tendencia a la eflorescencia usados en el procedimiento según la invención para la fabricación de granulados de pigmento asciende al menos a 0,01% en peso, preferiblemente 0,05 a 0,5% en peso y con especial preferencia 0,1 a 0,2% en peso, referido a la cantidad total de la mezcla para granular.

La cantidad total de medios para el aumento del contenido de pigmento en la mezcla para granular usados en el procedimiento según la invención para la fabricación de granulados de pigmento asciende al menos a 0,01% en peso, preferiblemente 0,1 a 1% en peso y con especial preferencia 0,3 a 0,7% en peso, referido a la cantidad total de la mezcla para granular.

Según la invención, el pigmento se puede mezclar como mezcla de polvo o como suspensión en un disolvente con al menos un agente tensioactivo y/o aglutinante y/o desintegrante, un medio para la reducción de la tendencia a la eflorescencia y/o un medio para el aumento del contenido de pigmento en la mezcla para granular. Como procedimiento para la granulación se pueden usar procedimientos convencionales conocidos como condensación, compactación, prensado o aglomeración; secado de estructura, secado por pulverización o secado por lecho fluidificado, así como la combinación de los procedimientos anteriormente mencionados. Se emplean preferiblemente procedimientos de pulverización.

El agente tensioactivo y/o aglutinante y/o desintegrante para este granulado se selecciona de manera que el granulado se desintegra con el efecto de dispersión deseado. Son especialmente apropiados los agente tensioactivos y/o aglutinantes solubles en agua, como especialmente sulfonato de lignina y similares; además, son apropiados aglutinantes con efecto desintegrante y/o verdaderos desintegrantes. Así, en la mayoría de casos se trata de polímeros fuertemente hidrófilos con un gran poder de absorción correspondiente frente a agua, por ejemplo, determinados derivados de celulosa, dextranos, polivinilpirrolidona intercruzada y similares. En lugar de éstos o adicionalmente a éstos, pueden emplearse agentes de hidrofilación, como por ejemplo PEG-éster de ácido graso y similares. También se pueden usar determinados componentes inorgánicos como sistemas reactivos formadores de gas bajo el efecto del agua.

Los aglutinantes secos como por ejemplo lactosa, azúcar y similares son generalmente menos preferibles, aunque se pueden usar con ventaja para aplicaciones especiales.

Un componente de elección importante para los granulados según la invención es el silicato, especialmente el silicato potásico, que se añade a la mezcla de partida acuosa para la granulación y tiene efecto como aglutinante y espesante. Preferiblemente se usan aditivos en el intervalo por debajo del 1% en peso (referido a la mezcla total).

La elección del agente tensioactivo, aglutinante y/o desintegrante se realiza de manera que el granulado a emplear para el teñido, o sea en mezclas de materiales de construcción usualmente acuosos, se suspende y/o dispersa suficientemente rápido y de forma suficientemente completa. Aquí desempeñan también un papel el tipo de pigmento, el procedimiento de granulación y el post-tratamiento, de manera que la mezcla respectivamente apropiada se puede definir mediante los sencillos procedimientos correspondientes.

En todas las formas de realización de la invención mencionadas antes según la invención se puede seguir influyendo de forma ventajosa en la manipulación, el procesado en el material de construcción, las propiedades de dispersión, la densidad del color y similares, de manera que el granulado se trata superficialmente antes de la mezcla con los materiales de construcción. Especialmente el granulado se puede recubrir con un antiadherente y/o un agente tensioactivo. Estos medios se escogen de manera que no pueden conducir a aglutinados y cocidos del granulado en el envasado, o sea no son demasiado higroscópicos. Por otro lado es deseable un efecto que favorezca el humedecimiento.

El uso de los granulados en la mezcla con materiales de construcción se corresponde con las formas de proceder conocidas y usuales.

El ejemplo siguiente sirve como explicación de la invención.

Ejemplo

Un granulado que es adecuado para el procedimiento según la invención para teñir materiales de construcción se fabricó según la siguiente receta:

Sustancia	% en peso
Agua limpia	32,90
Poliacrilato (al 40%)	1,30
Silicato potásico	0,15
Rojo de óxido de hierro	65,00
2-amino-2-metil-1-propanol	0,50
Jabón graso	0,15
Hidróxido sódico (al 20%)

Los materiales de construcción que se tiñeron con granulados de pigmento fabricados de esta manera presentan una dispersión excelente de los granulados de pigmento en la mezcla de material de construcción y con ello una homogeneidad extraordinaria, así como una muy buena intensidad de color del teñido. Al mismo tiempo se caracterizaron por una tendencia muy baja a la eflorescencia de los componentes de la mezcla de material de construcción.

Claims (17)

1. Uso de una combinación de compuestos unidos a iones alcalinotérreos y medios seleccionados entre uno o varios del grupo de los compuestos mono- o polihidroxílicos, compuestos mono- o polihidroxiamino, carboxilatos y silicatos, en la fabricación de granulados de pigmento para teñir materiales de construcción, para disminuir la tendencia a la eflorescencia de los componentes unidos a los materiales de construcción y/o para aumentar el contenido de pigmento en la mezcla para granular.

2. Uso según la reivindicación 1, en el que los compuestos unidos a iones alcalinotérreos se seleccionan a partir de jabones, especialmente jabones grasos o complejantes, especialmente ácido oxálico u oxalatos.

3. Granulado de pigmento para teñir materiales de construcción, fabricado a partir de una mezcla que comprende el pigmento, al menos un agente tensioactivo y/o aglutinante y/o desintegrante, así como un medio para el aumento del contenido de pigmento en la mezcla para granular y al menos un jabón.

4. Granulado según la reivindicación 3, en el que estos jabones son jabones grasos.

5. Granulado según una de las reivindicaciones 3 ó 4, en el que la cantidad total de jabones se encuentra en el intervalo de 0,05 a 0,5% en peso, referido a la cantidad total de la mezcla para granular.

6. Granulado según una de las reivindicaciones 3 ó 4, en el que la cantidad total de jabones se encuentra en el intervalo de 0,1 a 0,2% en peso, referido a la cantidad total de la mezcla para granular.

7. Granulado según una de las reivindicaciones 3 a 6, en el que la mezcla para la fabricación del granulado contiene adicionalmente silicato, especialmente silicato potásico.

8. Granulado según la reivindicación 7, en el que la cantidad de silicato y/o silicato potásico asciende a menos del 1% en peso, referido a la cantidad total de la mezcla para granular.

9. Granulado según una de las reivindicaciones 3 a 8, en el que los medios que aumentan el contenido de pigmento en la mezcla para granular se seleccionan entre el grupo compuesto por compuestos mono- o polihidroxílicos, compuestos mono- o polihidroxiamino, carboxilatos y combinaciones de estos compuestos.

10. Uso según la reivindicación 1 ó 2 y/o granulado según la reivindicación 9, en el que los compuestos hidroxiamino comprenden aminoalquilpropanoles con restos alquilo C_{1} a C_{4}, especialmente aminometilpropanoles.

11. Uso según la reivindicación 1 ó 2 y/o granulado según la reivindicación 9, en el que los compuestos hidroxílicos comprende metilpropanoles y glicoles.

12. Granulado según una de las reivindicaciones 3 a 11, en el que la cantidad total de medios que aumentan el contenido de pigmento en la mezcla para granular se encuentra en el intervalo de 0,1 a 1% en peso, referido a la cantidad total en la mezcla para granular.

13. Granulado según una de las reivindicaciones 3 a 11, en el que la cantidad total de medios que aumentan el contenido de pigmento en la mezcla para granular se encuentra en el intervalo de 0,3 a 0,7% en peso, referido a la cantidad total en la mezcla para granular.

14. Granulado según una de las reivindicaciones 3 a 13, en que el pigmento comprende polvos de pigmento y tortas de filtrado de pigmento.

15. Procedimiento para la fabricación de un granulado según una de las reivindicaciones 3 a 14, en el que el pigmento como mezcla de polvo o como suspensión en un disolvente se mezcla con al menos un agente tensioactivo y/o aglutinante y/o desintegrante, un medio para el aumento del contenido de pigmento en la mezcla para granular y un jabón.

16. Procedimiento según la reivindicación 15, en el que el granulado se produce mediante condensación, compactación, prensado o aglomeración, mediante secado de estructura, pulverización o lecho fluidificado o mediante combinaciones de estos procedimientos.

17. Procedimiento según la reivindicación 15 ó 16, en el que el granulado antes de la mezcla con los materiales de construcción se recubre con un antiadherente y/o un tensioactivo.