ES2844151T3 - Composiciones para pintura - Google Patents
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- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
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-
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Abstract
Uso de una composición a base de molienda que comprende celulosa microfibrilada y material en partículas inorgánico coprocesado como pigmento primario y/o pigmento extensor, en donde dicho material en partículas inorgánico se coprocesa con un sustrato fibroso que comprende celulosa durante la preparación de dicha celulosa microfibrilada, además que comprende pigmento primario y/o pigmento extensor que no sea el material en partículas inorgánico coprocesado en donde el pigmento extensor es uno o más de caolín, carbonato de calcio y talco, en donde la celulosa microfibrilada tiene un d50 que varía de aproximadamente 5 μm a aproximadamente 500 μm, medido mediante dispersión de luz láser, y en donde la celulosa microfibrilada tiene una inclinación de fibra 100 * d30/d70 de 20 a 50, medida como se describe en la presente descripción como un modificador de reología de una composición de pintura, en donde la celulosa microfibrilada está presente en una cantidad que varía de 0,1 % a 10 % en peso en base al peso total de la composición de pintura formulada a partir de dicha base de molienda, en donde la base de molienda está libre de modificador de reología derivado de celulosa distinto de la celulosa microfibrilada.
Description
DESCRIPCIÓN
Composiciones para pintura
Campo técnico
La presente invención se refiere a una base de molienda para pintura que incluye celulosa microfibrilada y material en partículas inorgánico coprocesado opcionalmente como pigmento o extensor, y a una composición de pintura que comprende celulosa microfibrilada y material en partículas inorgánico coprocesado opcionalmente.
Antecedentes
Las pinturas, incluidas las pinturas decorativas a base de agua, contienen muchos ingredientes. Los ingredientes principales son pigmentos, tales como el TiO2, y extensores como el caolín, el talco o el carbonato de calcio, que se añaden para generar una dispersión de la luz y dar a la pintura su blancura y opacidad, y en el caso de pinturas coloreadas para proporcionar colores brillantes fuertes. Estos van acompañados de uno o más aglutinantes, típicamente polímeros de látex sintéticos, que se unen a los pigmentos y extensores para proporcionar una película seca fuerte y coherente. También son comunes otros aditivos menores tales como codisolventes, plastificantes, antiespumantes, biocidas y modificadores de reología. Los modificadores de reología convencionales, tales como la hidroxietilcelulosa, se usan para evitar la sedimentación de los pigmentos y extensores en la lata, en orden de dar al producto una larga vida útil y evitar la necesidad de una agitación extensa y rigurosa antes de su uso, así como también para evitar el goteo de la pintura una vez aplicada sobre un sustrato. Estos aditivos confieren a la pintura un perfil reológico altamente diluyente o pseudoplástico; la pintura es viscosa o incluso semisólida en reposo, pero su viscosidad se reduce sustancialmente por la acción de cizallamiento de una brocha o rodillo de modo que puede transferirse fácilmente de la lata al sustrato. Por ejemplo, una solución de hasta un 5 % en peso de hidroxietilcelulosa en el agua de retoque de una pintura es normalmente suficiente para impartir la reología deseada a la formulación de la pintura.
La hidroxietilcelulosa (y productos relacionados tales como la carboximetilcelulosa) se produce típicamente a partir de una fuente de pulpa química blanqueada. Sin embargo, su producción requiere la reacción y disolución de la celulosa en soluciones concentradas y cáusticas, y es un componente de pintura inherentemente caro. Por tanto, existe la necesidad de modificadores de reología nuevos y menos costosos para la pintura, particularmente aquellos que pueden impartir otros beneficios a la pintura, tales como blancura, opacidad, brillo y resistencia al frote en húmedo mejoradas.
La presente invención busca proporcionar componentes alternativos y/o mejorados tales como modificadores de reología para productos de pintura que puedan incorporarse en la pintura en adición o en reemplazo de modificadores de reología convencionales tales como hidroxietilcelulosa mientras mantienen o incluso mejoran las propiedades físicas/mecánicas, ópticas y posteriores a la aplicación del producto de pintura. Como tal, los presentes inventores han descubierto sorprendentemente que una composición que comprende celulosa microfibrilada y, opcionalmente un material en partículas inorgánico coprocesado se puede usar como modificador de reología en pintura mientras se mantiene o incluso se mejoran las propiedades físicas/mecánicas, ópticas y/o posteriores a la aplicación de la pintura.
Resumen de la invención
El objeto de la presente invención se define en las reivindicaciones 1-4 adjuntas. Las modalidades descritas en la presente descripción que no están cubiertas por las reivindicaciones simplemente sirven para ilustrar el contexto técnico de la presente invención.
De acuerdo con la invención se proporciona el uso de una composición a base de molienda que comprende celulosa microfibrilada y material en partículas inorgánico coprocesado como pigmento primario y/o pigmento extensor, en donde dicho material en partículas inorgánico se coprocesa con un sustrato fibroso que comprende celulosa durante la preparación de dicha celulosa microfibrilada, que comprende además un pigmento primario y/o un pigmento extensor distinto del material en partículas inorgánico coprocesado, en donde el pigmento extensor es uno o más de caolín, carbonato de calcio y talco, en donde la celulosa microfibrilada tiene un d50 que varía de aproximadamente 5 |jm a aproximadamente 500 jm, medido por dispersión de luz láser, y en donde la celulosa microfibrilada tiene una inclinación de fibra de 20 a 50, como un modificador de reología de una composición de pintura, en donde la celulosa microfibrilada está presente en una cantidad que varía de 0,1 % a 10 % en peso en base al peso total de la composición de pintura formulada a partir de dicha base de molienda, en donde la base de molienda está libre de modificador de reología derivado de celulosa distinto de la celulosa microfibrilada.
Breve descripción de las figuras
La Figura 1 muestra los perfiles de reología (viscosidad en función de la velocidad de cizallamiento) de varias
formulaciones de pintura comparativas e ilustrativas.
La figura 2 muestra los perfiles de reología (viscosidad en función de la velocidad de cizallamiento) de otras formulaciones de pintura comparativas e ilustrativas.
Descripción detallada
Los términos "base de molienda" o "base de molienda para pintura" usados en la presente descripción significan una composición que puede formularse en pintura. Una base de molienda comprenderá típicamente una porción de componentes de pintura líquida; así como también un pigmento primario y componentes de pigmento extensor opcionales, y otros aditivos convencionales como se describe más adelante. Por tanto, una base de molienda incluye componentes de pintura totalmente formulada, distintos de la mayoría del disolvente (por ejemplo, agua) y aglutinante (por ejemplo, un látex).
Los términos "pintura" o "pintura formulada" o "pintura totalmente formulada" usados en la presente descripción significan una composición que comprende pigmento primario, pigmento extensor opcional, disolvente y aglutinante, y otros aditivos opcionales adecuados para su uso en pintura, que está en una forma adecuada para la aplicación a un sustrato, por ejemplo, un artículo de fabricación (por ejemplo, un artículo de artesanía, un mueble o un automóvil, y similares) o una superficie, por ejemplo, la superficie de un elemento de construcción (por ejemplo, paredes interiores, techos y pisos de una vivienda), y similares.
Por microfibrilación se entiende un proceso en el que las microfibrillas de celulosa se liberan o se liberan parcialmente como especies individuales o como agregados más pequeños en comparación con las fibras de la pulpa pre-microfibrilada. Las fibras de celulosa típicas (es decir, pulpa pre-microfibrilada) incluyen agregados más grandes de cientos o miles de microfibrillas de celulosa individuales. Al microfibrilar la celulosa, se imparten características y propiedades particulares, que incluyen, pero no se limitan a las características y propiedades descritas en la presente descripción, a la celulosa microfibrilada y a las composiciones que incluyen la celulosa microfibrilada.
Como se usa en la presente descripción, "material en partículas inorgánico coprocesado" se refiere a material en partículas inorgánico producido por los métodos para microfibrilar sustratos fibrosos que comprenden celulosa en presencia de un material en partículas inorgánico como se describe en la presente descripción.
A menos que se indique lo contrario, las propiedades de tamaño de partícula a las que se hace referencia en la presente descripción para los materiales en partículas inorgánicos se miden mediante el método convencional bien conocido empleado en la técnica de dispersión de luz láser, mediante el uso de una máquina Malvern Mastersizer S suministrada por Malvern Instruments Ltd (o por otros métodos que dan esencialmente el mismo resultado). En la técnica de dispersión de luz láser, el tamaño de las partículas en polvos, suspensiones y emulsiones puede medirse mediante el uso de la difracción de un rayo láser, en base a una aplicación de la teoría de Mie o Frauenhofer. Una máquina de este tipo proporciona mediciones y un gráfico del porcentaje acumulado en volumen de partículas que tienen un tamaño, denominado en la técnica como diámetro esférico equivalente (e.s.d), menor que los valores de e.s.d dados. El tamaño medio de partícula d50 es el valor determinado de esta manera del e.s.d de las partículas en el cual hay un 50 % en volumen de las partículas que tienen un diámetro esférico equivalente inferior a dicho valor d50.
Alternativamente, cuando se indique, las propiedades de tamaño de partícula a las que se hace referencia en la presente descripción para los materiales en partículas inorgánicos se miden de una manera bien conocida mediante la sedimentación del material en partículas en una condición completamente dispersa en un medio acuoso mediante el uso de una máquina Sedigraph 5100 suministrada por Micromeritics Instruments Corporation., Norcross, Georgia, EE. UU. (Teléfono: 1770662 3620; sitio web: www.micromeritics.com), denominada en la presente descripción "Unidad Micromeritics Sedigraph 5100". Una máquina de este tipo proporciona mediciones y un gráfico del porcentaje acumulado en peso de partículas que tienen un tamaño, denominado en la técnica diámetro esférico equivalente (esd), menor que los valores de esd dados. El tamaño promedio de partícula d50 es el valor determinado de esta manera del e.s.d de partículas en el cual hay 50 % en peso de las partículas que tienen un diámetro esférico equivalente inferior a dicho valor d50.
A menos que se indique lo contrario, las propiedades de tamaño de partícula de los materiales de celulosa microfibrilada se miden mediante el método convencional bien conocido empleado en la técnica de dispersión de luz láser, mediante el uso de una máquina Malvern Mastersizer S suministrada por Malvern Instruments Ltd (o mediante otros métodos que dan esencialmente el mismo resultado). Los detalles de un procedimiento ejemplar usado para caracterizar las distribuciones de tamaño de partículas de mezclas de material de partículas inorgánicas y celulosa microfibrilada mediante el uso de una máquina Malvern Mastersizer S se proporcionan en el documento WO-A-2010/131016 en la página 40, línea 32 a la página 41, línea 34.
Base de molienda
La base de molienda comprende celulosa microfibrilada, en donde la celulosa microfibrilada está presente en una cantidad que varía de aproximadamente 0,1 % a aproximadamente 10 % en peso en base al peso total de una composición de pintura formulada a partir de dicha base de molienda e incluye disolvente, aglutinante y cualesquiera otros aditivos. Por tanto, en base al peso total de la base de molienda, la celulosa microfibrilada puede estar presente en una cantidad de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 20 % en peso.
En una modalidad, la celulosa microfibrilada está presente en una cantidad que varía de aproximadamente 0,1 % a aproximadamente 8 % en peso en base al peso total de una composición de pintura formulada a partir de dicha base de molienda, por ejemplo, de aproximadamente 0,1 % a aproximadamente 6 % en peso, o de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 5 % en peso, o de aproximadamente 0,3 % a aproximadamente 5 % en peso, o de aproximadamente 0,4 % a aproximadamente 5 % en peso, o de aproximadamente 0,4 % a aproximadamente 4,5 % en peso, o de aproximadamente 0,4 % a aproximadamente 4 % en peso, o de aproximadamente 0,4 % a aproximadamente 3,5 % en peso, o de aproximadamente 0,4 % a aproximadamente 3 % en peso, o de aproximadamente 0,4 % a aproximadamente 2,5 % en peso, o de aproximadamente 0,4 % a aproximadamente 2 % en peso.
Por tanto, en base al peso total de la base de molienda, la celulosa microfibrilada puede estar presente en una cantidad de aproximadamente 0,1 % a aproximadamente 18 % en peso, por ejemplo, de aproximadamente 0,2 % a aproximadamente 16 % en peso, o de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 14 % en peso, o de aproximadamente 0,4 % a aproximadamente 12 % en peso, o de aproximadamente 0,5 % a aproximadamente 10 % en peso, o de aproximadamente 0,5 % a aproximadamente 9 % en peso, o de aproximadamente 0,5 % a aproximadamente 8 % en peso, o de aproximadamente 0,5 % a aproximadamente el 7 % en peso, o de aproximadamente 0,5 % a aproximadamente 6 % en peso, o de aproximadamente 0,5 % a aproximadamente 5 % en peso, o de aproximadamente 0,5 % a aproximadamente 4 % en peso, o de aproximadamente 0,5 % a aproximadamente 3 % en peso.
La celulosa microfibrilada puede incluirse como modificador de reología.
La celulosa microfibrilada se puede obtener mediante un método que comprende microfibrilar un sustrato fibroso que comprende celulosa en un entorno adecuado, ventajosamente un entorno acuoso, al triturar en presencia de un medio de trituración que debe eliminarse una vez completada la trituración. La trituración se lleva a cabo en ausencia de material en partículas inorgánico triturable. Un material en partículas inorgánico triturable es un material que se trituraría en presencia del medio triturador. La trituración se puede realizar en un molino de torre, un molino tamizado, un molino medio agitado, o un detritor de medio agitado. Los métodos adecuados para preparar celulosa microfibrilada se describen en el documento WO-A-2010/131016, ver en particular las páginas 33, línea 17 a la página 40, línea 24.
El medio de trituración en partículas puede ser de un material natural o sintético. El medio de trituración puede comprender, por ejemplo, bolas, perlas o gránulos de cualquier material mineral duro, cerámico o metálico. Dichos materiales pueden incluir, por ejemplo, alúmina, zirconia, silicato de zirconio, silicato de aluminio o el material rico en mullita que se produce al calcinar arcilla caolinítica a una temperatura en el intervalo de aproximadamente 1300 °C a aproximadamente 1800 °C. Por ejemplo, en algunas modalidades se prefiere un medio de trituración Carbolite®. Alternativamente, se pueden usar partículas de arena natural de un tamaño de partícula adecuado.
Generalmente, el tipo y el tamaño de partícula del medio de trituración que se seleccionará para su uso en la invención pueden depender de las propiedades, tales como, por ejemplo, el tamaño de partícula y la composición química de la suspensión de alimentación del material a triturar. Preferentemente, el medio de trituración en partículas comprende partículas que tienen un diámetro medio en el intervalo de aproximadamente 0,5 mm a aproximadamente 6 mm. En una modalidad, las partículas tienen un diámetro medio de al menos aproximadamente 3 mm.
El medio de trituración puede comprender partículas que tengan un peso específico de al menos aproximadamente 2,5. El medio de trituración puede comprender partículas con un peso específico de al menos aproximadamente 3, o al menos aproximadamente 4, o al menos aproximadamente 5, o al menos aproximadamente 6.
El medio de trituración (o medios) puede estar presente en una cantidad de hasta aproximadamente 70 % en volumen de la carga. El medio de trituración puede estar presente en una cantidad de al menos aproximadamente 10 % en volumen de la carga, por ejemplo, al menos aproximadamente 20 % en volumen de la carga, o al menos aproximadamente 30 % en volumen de la carga, o al menos aproximadamente 40 % en volumen de la carga, o al menos aproximadamente 50 % en volumen de la carga, o al menos aproximadamente 60 % en volumen de la carga. De acuerdo con la invención la base de molienda comprende además material en partículas inorgánico coprocesado como pigmento y/o extensor, en donde el material en partículas inorgánico se coprocesa con un sustrato fibroso que comprende celulosa durante la preparación de dicha celulosa microfibrilada. En una modalidad ventajosa, la celulosa microfibrilada se puede obtener mediante un método que comprende microfibrilar un sustrato fibroso que comprende celulosa en un entorno adecuado, ventajosamente un entorno acuoso, en presencia de dicho material en partículas
inorgánico. En una modalidad adicional, la etapa de microfibrilación comprende triturar el sustrato fibroso que comprende celulosa en presencia del material en partículas inorgánico. La trituración se puede realizar en un molino de torre, un triturador tamizado, un molino de medio agitado o un detritor de medio agitado. Los métodos adecuados para preparar celulosa microfibrilada en presencia de un material en partículas inorgánico se describen en el documento WO-A-2010/131016, ver en particular la página 9, línea 19 a la página 22, línea 12.
En esta modalidad, puede estar presente un medio de trituración en partículas. Como se describió anteriormente, por medio de trituración se entiende un medio distinto del material en partículas inorgánico que se tritura junto con el sustrato fibroso que comprende celulosa. El medio de trituración en partículas, cuando está presente, puede ser del tipo, forma y tamaño descritos anteriormente en relación con la modalidad en la que la trituración se lleva a cabo en ausencia de material en partículas inorgánico triturable.
El sustrato fibroso que comprende celulosa puede derivarse de cualquier fuente adecuada, tales como madera, hierbas (por ejemplo, caña de azúcar, bambú), o trapos (por ejemplo, desechos textiles, algodón, cáñamo o lino). El sustrato fibroso que comprende celulosa puede estar en forma de pulpa (es decir, una suspensión de fibras de celulosa en agua), que puede prepararse mediante cualquier tratamiento químico o mecánico adecuado, o una combinación de los mismos. Por ejemplo, la pulpa puede ser una pulpa química, o una pulpa quimiotermomecánica, o una pulpa mecánica, o una pulpa reciclada, o un producto de una fábrica de papel, o una corriente de desechos de una fábrica de papel, o desechos de una fábrica de papel o una combinación de los mismos. La pulpa de celulosa puede batirse (por ejemplo, en una batidora Valley) y/o refinarse de otra manera (por ejemplo, al procesar en un refinador cónico o de placa) hasta cualquier refinado predeterminado, informado en la técnica como refinado estándar canadiense (CSF) en cm3 CSF significa un valor para la velocidad de refinado o drenaje de la pulpa medido por la velocidad a la que se puede drenar una suspensión de pulpa. Por ejemplo, la pulpa de celulosa puede tener un refinado estándar canadiense de aproximadamente 10 cm3 o más antes de ser microfibrilada. La pulpa de celulosa puede tener un CSF de aproximadamente 700 cm3 o menos, por ejemplo, igual o menor que aproximadamente 650 cm3, o igual o menor que aproximadamente 600 cm3, o igual o menor que aproximadamente 550 cm3, o igual o menor que aproximadamente 500 cm3, o igual o menor que aproximadamente 450 cm3, o igual o menor que aproximadamente 400 cm3, o igual o menor que aproximadamente 350 cm3, o igual o menor que aproximadamente 300 cm3, o igual o menor que aproximadamente 250 cm3, o igual o menor que aproximadamente 200 cm3, o igual o menor que aproximadamente 150 cm3, o igual o menor que aproximadamente 100 cm3, o igual o inferior a aproximadamente 50 cm3. La pulpa de celulosa puede deshidratarse luego mediante métodos bien conocidos en la técnica, por ejemplo, la pulpa puede filtrarse a través de un tamiz para obtener una lámina húmeda que comprenda al menos aproximadamente 10 % de sólidos, por ejemplo, al menos aproximadamente 15 % de sólidos, o al menos aproximadamente 20 % de sólidos, o al menos aproximadamente 30 % de sólidos, o al menos aproximadamente 40 % de sólidos. La pulpa puede utilizarse sin refinar; es decir, sin ser golpeado o deshidratado, o refinado de otra manera.
El sustrato fibroso que comprende celulosa se puede añadir a un recipiente de trituración u homogeneizador en estado seco. Por ejemplo, se puede añadir un producto de papel seco directamente al recipiente de la trituradora. El ambiente acuoso en el recipiente de la trituradora facilitará la formación de una pulpa.
La trituración se puede realizar en una o más etapas. Por ejemplo, se puede moler un material en partículas inorgánico grueso en el recipiente del triturador hasta una distribución de tamaño de partícula predeterminada, después de lo cual se añade el material fibroso que comprende celulosa y la trituración continúa hasta que se ha obtenido el nivel deseado de microfibrilación.
En una modalidad, el tamaño promedio de partícula (d50) del material en partículas inorgánico se reduce durante el proceso de trituración conjunta. Por ejemplo, el d50 del material en partículas inorgánico se puede reducir en al menos aproximadamente 10 %, por ejemplo, el d50 del material en partículas inorgánico se puede reducir en al menos aproximadamente 20 %, o se reduce en al menos aproximadamente 30 %, o reducido en al menos aproximadamente 40 %, o reducido en al menos aproximadamente 50 %, o reducido en al menos aproximadamente 60 %, o reducido en al menos aproximadamente 70 %, o reducido en al menos aproximadamente 80 %, o reducido en al menos aproximadamente 90 %. Por ejemplo, un material en partículas inorgánico que tenga un d50 de 2,5 pm antes del cotriturado y un d50 de 1,5 pm después del cotriturado habrá estado sujeto a una reducción del 40 % en el tamaño de partícula. En modalidades, el tamaño promedio de partícula del material en partículas inorgánico no se reduce significativamente durante el proceso de cotrituración. Por 'no redujo significativamente' se entiende que el d50 del material en partículas inorgánico se reduce en menos de aproximadamente 10 %, por ejemplo, el d50 del material en partículas inorgánico se reduce en menos de aproximadamente 5 %.
El sustrato fibroso que comprende celulosa se microfibrila en presencia de un material en partículas inorgánico para obtener celulosa microfibrilada que tiene un d50 que varía de aproximadamente 5 pm a aproximadamente 500 pm, medido mediante dispersión de luz láser. El sustrato fibroso que comprende celulosa puede ser microfibrilado en presencia de un material en partículas inorgánico para obtener celulosa microfibrilada que tiene un d50 de igual a o menor que aproximadamente 400 pm, por ejemplo igual a o menor que aproximadamente 300 pm, o igual o inferior a aproximadamente 200 pm, o igual o menor que aproximadamente 150 pm, o igual o menor que aproximadamente 125 pm, o igual o menor que aproximadamente 100 pm, o igual o menor que aproximadamente 90 pm, o igual o
menor que aproximadamente 80 |jm, o igual o menor que aproximadamente 70 |jm, o igual o menor que aproximadamente 60 jm, o igual o menor que aproximadamente 5o jm, o igual o menor que aproximadamente 40 jm , o igual o menor que aproximadamente 30 jm, o igual o menor que aproximadamente 20 jm, o igual o menor que aproximadamente 10 jm.
El sustrato fibroso que comprende celulosa puede microfibrilarse en presencia de un material en partículas inorgánico para obtener celulosa microfibrilada que tiene un tamaño de partícula de fibra modal que varía de aproximadamente 0,1-500 jm y un tamaño de partícula de material inorgánico modal que varía de 0,25-20 jm. El sustrato fibroso que comprende celulosa se puede microfibrilar en presencia de un material en partículas inorgánico para obtener celulosa microfibrilada que tiene un tamaño de partícula de fibra modal de al menos aproximadamente 0,5 jm, por ejemplo al menos aproximadamente 10 jm, o al menos aproximadamente 50 jm, o al menos al menos aproximadamente 100 jm, o al menos aproximadamente 150 jm, o al menos aproximadamente 200 jm, o al menos aproximadamente 300 jm, o al menos aproximadamente 400 jm.
El sustrato fibroso que comprende celulosa se microfibrila en presencia de un material en partículas inorgánico para obtener celulosa microfibrilada que tiene una pendiente de fibra de 20 a 50 medida por Malvern. La inclinación de la fibra (es decir, la inclinación de la distribución del tamaño de partícula de las fibras) se determina mediante la siguiente fórmula:
Pendiente = 100 x (d30/d70)
La celulosa microfibrilada puede tener una inclinación de la fibra de aproximadamente 25 a aproximadamente 40, o de aproximadamente 25 a aproximadamente 35, o de aproximadamente 30 a aproximadamente 40.
La trituración se realiza adecuadamente en un recipiente de trituración, tal como un molino giratorio (por ejemplo, de varillas, bolas y autógeno), un molino agitado (por ejemplo, SAM o IsaMill), un molino de torre, un detritor de medio agitado (SMD) o un recipiente de molienda que comprende placas de molienda paralelas giratorias entre las que se alimenta la alimentación a moler.
El sustrato fibroso que comprende celulosa y material en partículas inorgánico puede estar presente en el entorno acuoso con un contenido de sólidos inicial de al menos aproximadamente 4 % en peso, del cual al menos aproximadamente 2 % en peso es sustrato fibroso que comprende celulosa. El contenido de sólidos inicial puede ser al menos aproximadamente 10 % en peso, o al menos aproximadamente 20 % en peso, o al menos aproximadamente 30 % en peso, o al menos aproximadamente al menos 40 % en peso. Al menos aproximadamente el 5 % en peso del contenido de sólidos inicial puede ser un sustrato fibroso que comprende celulosa, por ejemplo, al menos aproximadamente el 10 %, o al menos aproximadamente el 15 %, o al menos aproximadamente el 20 % en peso del contenido de sólidos inicial puede ser sustrato fibroso que comprende celulosa.
Como la suspensión de material a triturar puede ser de una viscosidad relativamente alta, se puede añadir preferentemente un agente dispersante adecuado a la suspensión antes de la trituración. El agente dispersante puede ser, por ejemplo, un fosfato condensado soluble en agua, ácido polisilícico o una sal del mismo, o un polielectrolito, por ejemplo una sal soluble en agua de un poli(ácido acrílico) o de un poli(ácido metacrílico) que tiene un peso molecular promedio en número no superior a 80 000. La cantidad de agente dispersante usado estaría generalmente en el intervalo de 0,1 a 2,0 % en peso, en base al peso del material sólido en partículas inorgánico seco. La suspensión se puede moler de forma adecuada a una temperatura en el intervalo de 4 °C a 100 °C.
Otros aditivos que pueden incluirse durante la etapa de microfibrilación incluyen: carboximetilcelulosa, carboximetilcelulosa anfótera, agentes oxidantes, 2,2,6,6-tetrametilpiperidina-1-oxilo (TEMPO), derivados de TEMPO, y enzimas degradantes de la madera.
El pH de la suspensión de material a triturar puede ser aproximadamente 7 o mayor que aproximadamente 7 (es decir, básico), por ejemplo, el pH de la suspensión puede ser aproximadamente 8, o aproximadamente 9, o aproximadamente 10, o aproximadamente 11. El pH de la suspensión de material a triturar puede ser menor que aproximadamente 7 (es decir, ácido), por ejemplo, el pH de la suspensión puede ser aproximadamente 6, o aproximadamente 5, o aproximadamente 4, o aproximadamente 3. El pH de la suspensión de material a moler se puede ajustar mediante la adición de una cantidad apropiada de ácido o base. Las bases adecuadas incluían hidróxidos de metales alcalinos, tales como, por ejemplo, NaOH. Otras bases adecuadas son el carbonato de sodio y el amoniaco. Los ácidos adecuados incluían ácidos inorgánicos, tales como ácido clorhídrico y sulfúrico, o ácidos orgánicos. Un ácido ilustrativo es el ácido ortofosfórico.
La cantidad de material en partículas inorgánico y pulpa de celulosa en la mezcla que se va a triturar puede variar en una relación de aproximadamente 99,5:0,5 a aproximadamente 0,5:99,5, en base al peso seco del material en partículas inorgánico y la cantidad de fibra seca en la pulpa, por ejemplo, una relación de aproximadamente 99,5:0,5 a aproximadamente 50:50 en base al peso seco del material en partículas inorgánico y la cantidad de fibra seca en la pulpa. Por ejemplo, la relación de la cantidad de material en partículas inorgánico y fibra seca puede ser de aproximadamente 99,5:0,5 a aproximadamente 70:30. En una modalidad, la relación de material en partículas
inorgánico a fibra seca es aproximadamente 80:20, o por ejemplo, aproximadamente 85:15, o aproximadamente 90:10, o aproximadamente 91:9, o aproximadamente 92:8, o aproximadamente 93:7, o aproximadamente 94:6, o aproximadamente 95:5, o aproximadamente 96:4, o aproximadamente 97:3, o aproximadamente 98:2, o aproximadamente 99:1. En una modalidad preferida, la relación en peso de material en partículas inorgánico a fibra seca es aproximadamente 95:5. En otra modalidad preferida, la relación en peso de material en partículas inorgánico a fibra seca es aproximadamente 90:10. En otra modalidad preferida, la relación en peso de material en partículas inorgánico a fibra seca es aproximadamente 85:15. En otra modalidad preferida, la relación en peso de material en partículas inorgánico a fibra seca es aproximadamente 80:20.
El aporte de energía total en un proceso de trituración típico para obtener la composición de suspensión acuosa deseada puede estar típicamente entre aproximadamente 100 y 1500 kWht-1 en base al peso seco total del relleno de partículas inorgánico. El aporte de energía total puede ser menor de aproximadamente 1000 kWht-1, por ejemplo, menor de aproximadamente 800 kWht-1, menor de aproximadamente 600 kWht-1, menor de aproximadamente 500 kWht-1, menor de aproximadamente 400 kWht-1, menor de aproximadamente 300 kWht-1, o menos de aproximadamente 200 kWht-1. Como resultará evidente, el aporte total de energía por tonelada de fibra seca en el sustrato fibroso que comprende celulosa será menos de aproximadamente 10000 kWht-1, por ejemplo, menos de aproximadamente 9000 kWht-1, o menos de aproximadamente 8000 kWht-1, o menos de aproximadamente 7000 kWht-1, o menos de aproximadamente 6000 kWht-1, o menos de aproximadamente 5000 kWht-1, por ejemplo menos de aproximadamente 4000 kWht-1, menos de aproximadamente 3000 kWht-1, menos de aproximadamente 2000 kWht-1, menos de aproximadamente 1500 kWht-1, menos de aproximadamente 1200 kWht-1, menos de aproximadamente 1000 kWht-1, o menos de aproximadamente 800 kWht-1. La entrada de energía total varía en dependencia de la cantidad de fibra seca en el sustrato fibroso que se microfibrila y, opcionalmente, la velocidad de trituración y la duración de la trituración.
Alternativamente, o adicionalmente, la microfibrilación del sustrato fibroso que comprende celulosa se puede efectuar en condiciones húmedas en presencia del material en partículas inorgánico mediante un método en el que la mezcla de pulpa de celulosa y material en partículas inorgánico se presuriza (por ejemplo, a una presión de unos 500 bar) y luego pasa a una zona de menor presión. La velocidad a la que la mezcla pasa a la zona de baja presión es suficientemente alta y la presión de la zona de baja presión es suficientemente baja como para provocar la microfibrilación de las fibras de celulosa. Por ejemplo, la caída de presión puede efectuarse al forzar la mezcla a través de una abertura anular que tiene un orificio de entrada estrecho con un orificio de salida mucho más grande. La drástica disminución de la presión a medida que la mezcla se acelera a un volumen mayor (es decir, una zona de menor presión) induce la cavitación que provoca la microfibrilación. En una modalidad, la microfibrilación del sustrato fibroso que comprende celulosa puede efectuarse en un homogeneizador en condiciones húmedas en presencia del material en partículas inorgánico. En el homogeneizador, la mezcla de pulpa de celulosa y material en partículas inorgánico se presuriza (por ejemplo, a una presión de aproximadamente 500 bar), y se fuerza a través de una pequeña boquilla u orificio. La mezcla se puede presurizar a una presión de aproximadamente 100 a aproximadamente 1000 bar, por ejemplo, a una presión igual o superior a 300 bar, o igual o superior a aproximadamente 500, o igual o superior a aproximadamente 200 bar, o igual o superior a aproximadamente 700 bar. La homogeneización somete las fibras a fuerzas de cizallamiento elevadas, de modo que cuando la pulpa de celulosa presurizada sale de la boquilla u orificio, la cavitación provoca la microfibrilación de las fibras de celulosa en la pulpa. Puede añadirse agua adicional para mejorar la fluidez de la suspensión a través del homogeneizador. La suspensión acuosa resultante que comprende celulosa microfibrilada y material en partículas inorgánico se puede retroalimentar a la entrada del homogeneizador para múltiples pasadas a través del homogeneizador. El material en partículas inorgánico puede ser un mineral laminar de forma natural, como el caolín. Como tal, la homogeneización no solo facilita la microfibrilación de la pulpa de celulosa, sino que también facilita la delaminación del material laminado en partículas.
Se entiende que un material laminado en partículas, tal como el caolín, tiene un factor de forma de al menos aproximadamente 10, por ejemplo, al menos aproximadamente 15, o al menos aproximadamente 20, o al menos aproximadamente 30, o al menos aproximadamente 40, o al menos aproximadamente al menos aproximadamente 50, o al menos aproximadamente 60, o al menos aproximadamente 70, o al menos aproximadamente 80, o al menos aproximadamente 90, o al menos aproximadamente 100. El factor de forma, como se usa en la presente descripción, es una medida de la relación entre el diámetro de partícula y el espesor de partícula para una población de partículas de tamaño y forma variables según se mide mediante el uso de los métodos, aparatos y ecuaciones de conductividad eléctrica descritos en la Patente de Estados Unidos núm. 5,576,617.
Una suspensión de un material en partículas inorgánico laminar, tal como caolín, puede tratarse en el homogeneizador hasta una distribución de tamaño de partícula predeterminada en ausencia del sustrato fibroso que comprende celulosa, después de lo cual el material fibroso que comprende celulosa se agrega a la suspensión acuosa del material en partículas inorgánico y la suspensión combinada se procesan en el homogeneizador como se describe anteriormente. Se continúa el proceso de homogeneización, que incluye una o más pasadas por el homogeneizador, hasta obtener el nivel de microfibrilación deseado. Similarmente, el material en partículas inorgánico laminar puede tratarse en un triturador hasta una distribución de tamaño de partícula predeterminada y luego combinarse con el material fibroso que comprende celulosa seguido de procesamiento en el homogeneizador. Un homogeneizador ilustrativo es un homogeneizador Manton Gaulin (APV).
Después de que se ha llevado a cabo la etapa de microfibrilación, la suspensión acuosa que comprende celulosa microfibrilada y material en partículas inorgánico se puede tamizar para eliminar la fibra por encima de un cierto tamaño y eliminar cualquier medio de trituración. Por ejemplo, la suspensión se puede someter a tamizado mediante el uso de un tamiz que tenga un tamaño de apertura nominal seleccionado para eliminar las fibras que no pasan a través del tamiz. Por tamaño de apertura nominal se entiende la separación central nominal de los lados opuestos de una apertura cuadrada o el diámetro nominal de una apertura redonda. El tamiz puede ser un tamiz BSS (de acuerdo con BS 1796) que tenga un tamaño de apertura nominal de 150 pm, por ejemplo, un tamaño de apertura nominal de 125 pm, o 106 pm, o 90 pm, o 74 pm, o 63 pm, o 53 pm, 45 pm, o 38 pm. En una modalidad, la suspensión acuosa se tamiza mediante un tamiz BSS que tiene una apertura nominal de 125 pm. La suspensión acuosa puede entonces deshidratarse opcionalmente.
En determinadas modalidades, la celulosa microfibrilada se obtiene al triturar el sustrato fibroso que comprende celulosa en presencia de un medio de trituración en presencia de un material en partículas inorgánico, para obtener dicha celulosa microfibrilada, por ejemplo, celulosa microfibrilada que tiene una inclinación de fibra de 20 a 50 según la medición de Malvern, como se describió anteriormente, y luego la celulosa microfibrilada que incluye material en partículas inorgánico coprocesado se trata adicionalmente en un homogeneizador en condiciones húmedas.
En el homogeneizador, la celulosa microfibrilada se presuriza (por ejemplo, a una presión de aproximadamente 500 bar) y se fuerza a través de una pequeña boquilla u orificio. La mezcla se puede presurizar a una presión de aproximadamente 100 a aproximadamente 1000 bar, por ejemplo, a una presión igual o superior a 300 bar, o igual o superior a aproximadamente 500, o igual o superior a aproximadamente 200 bar, o igual o superior a aproximadamente 700 bar. Puede añadirse agua adicional para mejorar la fluidez de la suspensión a través del homogeneizador. La suspensión acuosa resultante que comprende celulosa microfibrilada y material en partículas inorgánico opcional puede volver a introducirse en la entrada del homogeneizador para múltiples pasadas a través del homogeneizador.
Para su uso en la base de molienda de la presente invención, la celulosa microfibrilada y el material en partículas inorgánico coprocesado pueden proporcionarse en forma de suspensión acuosa o torta prensada húmeda.
- material en partículas inorgánico coprocesado
De acuerdo con la presente invención, el material en partículas inorgánico coprocesado se incluye en la base de molienda y la composición de pintura como pigmento primario o pigmento extensor (como se describe más adelante).
El material en partículas inorgánico puede ser, por ejemplo, un carbonato o sulfato de metal alcalinotérreo, tales como carbonato de calcio, carbonato de magnesio, dolomita, yeso, una arcilla de kandita hidratada tales como caolín, halloysita o arcilla de bolas, una arcilla de kandita anhidra (calcinada) tales como metacaolín o caolín completamente calcinado, talco, mica, perlita o tierra de diatomeas, o hidróxido de magnesio, o trihidrato de aluminio, o combinaciones de los mismos. El material en partículas inorgánico también puede ser un pigmento mineral convencional, tal como dióxido de titanio, sulfato de calcio y óxido de hierro, preferentemente dióxido de titanio.
En una modalidad, el material en partículas inorgánico es un carbonato de metal alcalinotérreo, por ejemplo, carbonato de calcio. El material en partículas inorgánico puede ser carbonato de calcio triturado (GCC) o carbonato de calcio precipitado (PCC), o una mezcla de GCC y PCC. En otra modalidad, el material en partículas inorgánico es un mineral laminar de forma natural, por ejemplo, caolín. El material en partículas inorgánico puede ser una mezcla de caolín y carbonato de calcio, por ejemplo, una mezcla de caolín y GCC, o una mezcla de caolín y PCC, o una mezcla de caolín, GCC y PCC.
El carbonato de calcio en partículas usado en la presente invención puede obtenerse de una fuente natural mediante trituración. El carbonato de calcio triturado (GCC) se obtiene típicamente al aplastar y luego triturar una fuente mineral tal como tiza, mármol o piedra caliza, que puede ser seguida por un paso de clasificación del tamaño de partícula, para obtener un producto que tenga el grado de finura deseado. También se pueden usar otras técnicas como blanqueo, flotación y separación magnética para obtener un producto que tenga el grado deseado de finura y/o color. El material sólido en partículas se puede triturar de forma autógena, es decir, por desgaste entre las propias partículas del material sólido o, alternativamente, en presencia de un medio de trituración en partículas que comprende partículas de un material diferente del carbonato de calcio a triturar. Estos procesos pueden llevarse a cabo con o sin la presencia de un dispersante y biocidas, que pueden añadirse en cualquier etapa del proceso. El carbonato de calcio precipitado (PCC) se puede usar como fuente de carbonato de calcio en partículas en la presente invención y se puede producir mediante cualquiera de los métodos conocidos disponibles en la técnica. TAPPI Monograph Series No 30, "Paper Coating Pigments", páginas 34-35 describe los tres procesos comerciales principales para preparar carbonato de calcio precipitado que es adecuado para su uso en la preparación de productos para su uso en la industria del papel, pero que también puede usarse en la práctica de la presente invención. En los tres procesos, un material de alimentación de carbonato de calcio, tal como piedra caliza, se
calcina primero para producir cal viva, y luego la cal viva se apaga en agua para producir hidróxido de calcio o lechada de cal. En el primer proceso, la lechada de cal se carbonata directamente con gas de dióxido de carbono. Este proceso tiene la ventaja de que no se forma ningún subproducto y es relativamente fácil controlar las propiedades y la pureza del producto de carbonato de calcio. En el segundo proceso, la lechada de cal se pone en contacto con carbonato de sodio para producir, por doble descomposición, un precipitado de carbonato de calcio y una solución de hidróxido de sodio. El hidróxido de sodio puede separarse sustancialmente por completo del carbonato de calcio si este proceso se usa comercialmente. En el tercer proceso comercial principal, la lechada de cal se pone primero en contacto con cloruro de amonio para dar una solución de cloruro de calcio y gas de amoníaco. La solución de cloruro de calcio entonces se pone en contacto con carbonato de sodio para producir carbonato de calcio precipitado por doble descomposición y una solución de cloruro de sodio. Los cristales se pueden producir en una variedad de formas y tamaños diferentes, en dependencia el proceso de reacción específico que se use. Las tres formas principales de cristales de PCC son aragonito, romboédrico y escalenohédrico, todos los cuales son adecuados para su uso en la presente invención, incluidas sus mezclas.
La trituración en húmedo de carbonato de calcio implica la formación de una suspensión acuosa del carbonato de calcio que luego se puede triturar, opcionalmente en presencia de un agente dispersante adecuado. Puede hacerse referencia, por ejemplo, al documento EP-A-614948 para obtener más información sobre la trituración en húmedo de carbonato de calcio.
La arcilla de caolín usada en esta invención puede ser un material procesado derivado de una fuente natural, a saber, mineral de arcilla de caolín natural en bruto. La arcilla de caolín procesada puede contener típicamente al menos aproximadamente 50 % en peso de caolinita. Por ejemplo, la mayoría de las arcillas de caolín procesadas comercialmente contienen más de aproximadamente 75 % en peso de caolinita y pueden contener más de aproximadamente 90 %, en algunos casos más de aproximadamente 95 % en peso de caolinita.
La arcilla de caolín usada en la presente invención se puede preparar a partir del mineral de arcilla de caolín natural en bruto mediante uno o más de otros procesos que son bien conocidos por los expertos en la técnica, por ejemplo, mediante etapas conocidas de refinación o beneficio.
Por ejemplo, el mineral de arcilla se puede blanquear con un agente blanqueador reductor, tal como hidrosulfito de sodio. Si se usa hidrosulfito de sodio, el mineral de arcilla blanqueado puede deshidratarse opcionalmente, y opcionalmente lavarse y nuevamente deshidratarse opcionalmente, después de la etapa de blanqueo con hidrosulfito de sodio.
El mineral de arcilla se puede tratar para eliminar impurezas, por ejemplo, mediante técnicas de floculación, flotación, o separación magnética bien conocidas en la técnica. Alternativamente el mineral de arcilla puede no tratarse en forma de un sólido o como una suspensión acuosa.
El proceso para preparar la arcilla de caolín en partículas usada en la presente invención también puede incluir una o más etapas de pulverización, por ejemplo, trituración o molienda. Se usa una ligera pulverización de un caolín grueso para obtener una delaminación adecuada del mismo. La pulverización se puede llevar a cabo mediante el uso de perlas o gránulos de un plástico (por ejemplo, nailon), arena o cerámica de molienda o coadyuvante de molienda. El caolín grueso se puede refinar para eliminar impurezas y mejorar las propiedades físicas mediante el uso de procedimientos bien conocidos. La arcilla de caolín puede ser tratado por un conocido procedimiento de clasificación de tamaño de partícula, por ejemplo, el tamizado y la centrifugación (o ambos), para obtener partículas que tienen un valor d50 o distribución del tamaño de partícula deseada.
La distribución del tamaño de partícula de los materiales en partículas inorgánicos será la adecuada para su uso en pintura. Los tamaños de partículas adecuados se describen a continuación en relación con el pigmento primario y el pigmento extensor.
En una modalidad, el material en partículas inorgánico usado durante la etapa de microfibrilación puede tener una distribución del tamaño de partícula en la que al menos aproximadamente el 10 % en peso de las partículas tienen un e.s.d de menos de 2 mm, por ejemplo, al menos aproximadamente 20 % en peso, o al menos aproximadamente 30 % en peso, o al menos aproximadamente 40 % en peso, o al menos aproximadamente 50 % en peso, o al menos aproximadamente 60 % en peso, o al menos aproximadamente 70% en peso, o al menos aproximadamente 80 % en peso, o al menos aproximadamente 90% en peso, o al menos aproximadamente 95 % en peso, o aproximadamente 100 % de las partículas tienen un e.s.d de menos de 2 mm.
La cantidad de material en partículas inorgánico coprocesado en la composición de pintura de la presente invención puede oscilar de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 30 % en peso, en base al peso total de la composición de pintura. En las modalidades, la cantidad de material en partículas inorgánico coprocesado en la composición de pintura puede ser de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 20 % en peso, por ejemplo, de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 10 % en peso, por ejemplo, de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 5 % en peso, por ejemplo, de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 5 % en peso, por ejemplo, de aproximadamente 0,4 a aproximadamente 4 % en peso, por ejemplo, de aproximadamente 0,4 a aproximadamente 3 % en peso, o de
aproximadamente 0,4 a aproximadamente 2 % por peso.
Ventajosamente, el material en partículas inorgánico coprocesado es adecuado para su uso como pigmento primario o pigmento extensor, lo que significa que se puede reducir la cantidad de pigmento primario y/o pigmento extensor que de otro modo se habría añadido por separado a la base de molienda. En una modalidad, el material en partículas inorgánico coprocesado constituye todo el pigmento primario y/o el pigmento extensor comprendido en la composición de base de molienda y/o pintura de la presente invención.
- pigmento primario y pigmento extensor
De acuerdo con la invención, la base de molienda comprende un pigmento primario y/o un pigmento extensor, distinto del material en partículas inorgánico coprocesado descrito anteriormente. Un pigmento primario es el que proporciona la coloración primaria de una pintura, ya sea blanca o un tono de color. El término incluye partículas dispersas insolubles, naturales o sintéticas, inorgánicas u orgánicas finamente molidas que, cuando se dispersan en un vehículo líquido, es decir, disolvente, pueden proporcionar, además del color, muchas de las propiedades deseadas de la pintura, tales como opacidad, dureza, durabilidad y resistencia a la corrosión. Los pigmentos extensores son el relleno usado en las pinturas. Los pigmentos extensores generalmente no se esconden tan bien como los pigmentos primarios y su presencia puede afectar las características generales y el desempeño de una pintura. El pigmento primario es generalmente más caro que el pigmento extensor.
Por tanto, a modo de ejemplo, la base de molienda puede comprender dióxido de titanio como pigmento primario, carbonato de calcio coprocesado opcionalmente como pigmento extensor, y otro material en partículas inorgánico como pigmento extensor, tal como carbonato de calcio, caolín y/o talco, que no es derivado de los procesos descritos en la presente descripción para preparar celulosa microfibrilada.
Los pigmentos primarios adecuados incluyen, pero no se limitan a, dióxido de titanio, hollín, sulfato de calcio, óxido de hierro y el complejo de cobre ftalo azul. Otros pigmentos primarios adecuados para proporcionar color serán fácilmente evidentes para los expertos en la técnica.
Los pigmentos extensores incluyen, pero no se limitan a, un carbonato o sulfato de metal alcalinotérreo, tales como carbonato de calcio, carbonato de magnesio, dolomita, yeso, una arcilla de kandita hidratada tales como caolín, halloysita o arcilla de bolas, una arcilla de kandita anhidra (calcinada) tales como metacaolín o caolín completamente calcinado, talco, mica, perlita, feldespatos, nefelina sienita, wollastonita, tierra de diatomeas, barita, vidrio, y sílice o silicatos naturales o sintéticos. La base de molienda y la composición de pintura pueden incluir uno o más o una mezcla de los pigmentos extensores antes mencionados. De acuerdo con la invención, el pigmento extensor es uno o más de caolín, carbonato de calcio y talco.
Para aplicaciones de pintura en las que se puede tolerar o incluso desear un menor grado de blancura y/o menor opacidad, puede usarse como pigmento primario un pigmento extensor tal como, por ejemplo, carbonato de calcio. En una modalidad, el tamaño promedio de partícula (d50) del pigmento primario y/o pigmento extensor (y el material en partículas inorgánico coprocesado descrito anteriormente) puede ser de aproximadamente 0,1 pm hasta aproximadamente 20 pm, como se determina por Sedigraph. Por ejemplo, el d50 puede ser de aproximadamente 0,2 pm a aproximadamente 15 pm, o de aproximadamente 0,3 pm a aproximadamente 12 pm, o de aproximadamente 0,4 pm a aproximadamente 10 pm, o de aproximadamente 0,6 pm a aproximadamente 10 pm, o de aproximadamente 0,8 pm a aproximadamente 10 pm, o de aproximadamente 1 pm a aproximadamente 10 pm, o de aproximadamente 1,5 pm a aproximadamente 10 pm, o de aproximadamente 2 pm a aproximadamente 10 pm, o de aproximadamente 2,5 a aproximadamente 10 pm. El d50 del pigmento primario y/o pigmento extensor puede ser de hasta aproximadamente 9 pm, por ejemplo, hasta aproximadamente 8 pm, o hasta aproximadamente 7 pm, o hasta aproximadamente 6 pm, o hasta aproximadamente 5 pm, o hasta aproximadamente 4 pm, o hasta aproximadamente 3 pm, o hasta aproximadamente 2 pm.
En una modalidad, el pigmento primario es dióxido de titanio, por ejemplo, TiO2 de rutilo o TO 2 de anatasa. El óxido de titanio se puede preparar a partir del mineral ilmenita, o mineral de rutilo. Las partículas de óxido de titanio se pueden recubrir, por ejemplo, con alúmina, sílice y/o zirconia. Ventajosamente, el óxido de titanio tiene una absorción de aceite en el intervalo de aproximadamente 10 a aproximadamente 30 cm3/100 g de pigmento, por ejemplo, aproximadamente 20 cm3/100 g de pigmento, como se determina de acuerdo con ISO 787/11 (método del cuchillo de paleta). Ventajosamente, la base de molienda comprende uno o más de los pigmentos primarios mencionados anteriormente, ventajosamente dióxido de titanio, y uno o más de, o ventajosamente todos de, caolín, carbonato de calcio y talco como pigmento extensor.
El caolín puede ser un caolín hidratado puede tener un d50 de aproximadamente 0,2 pm a aproximadamente 10 pm, por ejemplo, de aproximadamente 0,3 pm a aproximadamente 5 pm, o de aproximadamente 0,4 pm a aproximadamente 5 pm, o de aproximadamente 0,4 pm a aproximadamente 3,5 pm, como se determina por Sedigraph. El caolín puede tener una absorción de aceite (ISO 787/5) de aproximadamente 30 a aproximadamente 50 g de aceite/100 g de pigmento.
El carbonato de calcio puede tener un dso de aproximadamente 0,5 |jm a 12 |jm, por ejemplo, de aproximadamente 0,8 jm a aproximadamente 10 jm, como se determina por Sedigraph. El carbonato de calcio puede tener una absorción de aceite de aproximadamente 15 a aproximadamente 30 (ISO 787/5). En ciertas modalidades, la base de molienda o la composición de pintura pueden comprender una mezcla de carbonato de calcio fino y grueso. Por ejemplo, una mezcla de carbonato de calcio que tiene un d50 de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 4 jm, por ejemplo, de aproximadamente 1,0 a aproximadamente 3 jm, y carbonato de calcio que tiene un d50 de aproximadamente 5 a aproximadamente 8 jm, por ejemplo, de aproximadamente 5,5 a aproximadamente 7 jm.
El talco puede tener un d50 de aproximadamente 1 jm a aproximadamente 15 jm, por ejemplo, de aproximadamente 1 a aproximadamente 12 jm, o de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 jm, o de aproximadamente 1 a aproximadamente 9 jm, o de aproximadamente 2 a aproximadamente 12 jm, o de aproximadamente 5 a aproximadamente 12 jm, como se determina por Sedigraph. El talco puede tener una absorción de aceite de aproximadamente 30 a aproximadamente 80 (ISO 787/5). En ciertas modalidades, la cantidad de talco en la composición de pintura es de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 10 % en peso, por ejemplo, de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 8 % en peso, o de aproximadamente 2 a aproximadamente 8 % en peso, o de aproximadamente 4 % en peso. En ciertas modalidades, por ejemplo, modalidades en las que la pintura comprende una mezcla de carbonato de calcio fino y grueso, como se describió anteriormente, la cantidad de talco en la composición de pintura es de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 4 % en peso, por ejemplo, de aproximadamente 1,0 a aproximadamente 3 % en peso.
La cantidad de pigmento primario en la composición de pintura de la invención formulada a partir de la base de molienda puede ser de aproximadamente 1 % a aproximadamente 50 % en peso, en base al peso total de la composición de pintura. En una modalidad, la cantidad de pigmento primario es de aproximadamente 5 % a 40 % en peso, o de aproximadamente 5 % a aproximadamente 30 % en peso, o de aproximadamente 5 % a aproximadamente 20 % en peso, o de aproximadamente 5 % a aproximadamente 15 % en peso, o de aproximadamente 6 % a aproximadamente 12 % en peso, o de aproximadamente 8 % a aproximadamente 12 % en peso, en base al peso total de la composición de pintura.
La cantidad total de pigmento extensor en la composición de pintura de la invención formulada a partir de la base de molienda puede ser de aproximadamente 1 % a aproximadamente 60 % en peso, en base al peso total de la composición de pintura. En una modalidad, la cantidad de pigmento extensor es de aproximadamente 1 % a aproximadamente 50 % en peso, o de aproximadamente 5 % a aproximadamente 40 % en peso, o de aproximadamente 10 % a aproximadamente 40 % en peso, o de aproximadamente 15 % a aproximadamente 40 % en peso, o de aproximadamente 15 % a aproximadamente 35 % en peso, o de aproximadamente 20 % a aproximadamente 35 % en peso, o de aproximadamente 25 % a aproximadamente 35 % en peso, en base al peso total del composición de pintura.
La cantidad total de pigmento primario, pigmento extensor y material en partículas inorgánico coprocesado en la composición de pintura de la invención formulada a partir de la base de molienda puede ser de aproximadamente 2 % a aproximadamente 80 % en peso, en base al peso total de la composición de pintura. En una modalidad, la cantidad de pigmento extensor es de aproximadamente 5 % a 70 % en peso, o de aproximadamente 10 % a aproximadamente 70 % en peso, o de aproximadamente 15 % a aproximadamente 70 % en peso, o de aproximadamente 15 % a aproximadamente 60 % en peso, o de aproximadamente 20 % a aproximadamente 50 % en peso, o de aproximadamente 25 % a aproximadamente 45 % en peso, o de aproximadamente 30 % a aproximadamente 60 % en peso, o de aproximadamente 40 % a aproximadamente 50 % en peso, en base al peso total de la composición de pintura.
- modificadores de reología
La base de molienda y la composición de pintura (opcionalmente formulada a partir de dicha base de molienda), están libres de modificadores de reología derivados de celulosa distintos de dicha celulosa microfibrilada.
En una modalidad adicional, la base de molienda o la composición de pintura comprenden un modificador de reología no derivado de celulosa. Dichos modificadores de reología incluyen uno o más espesantes asociativos acrílicos, poliacrilatos, copolímeros en emulsión, dicianamida, trioles, éter de polioxietileno, urea, aceite de ricino sulfatado, polivinilpirrolidona, alginato de sodio, goma xantana, silicato de sodio y copolímeros de ácido acrílico. Dicho modificador de reología no derivado de celulosa puede estar presente en una cantidad de hasta aproximadamente 5 % en peso en base al peso total de la composición de pintura, por ejemplo, de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 4 % en peso, o de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 3 % en peso, o de aproximadamente 0,2 a aproximadamente 2 % en peso en base al peso total de la composición de pintura.
En una modalidad, la composición de base de molienda o pintura (opcionalmente formulada a partir de dicha base de molienda), no contiene celulosa microfibrilada que se produce mediante tratamiento al menos parcialmente enzimático de fibras de celulosa.
Composición de pintura
La composición de pintura comprende celulosa microfibrilada como se describe en la presente descripción, aglutinante y disolvente, en donde la celulosa microfibrilada está presente en una cantidad que varía de 0,1 % a 10 % en peso en base al peso total de la composición de pintura.
La composición de pintura comprende además material en partículas inorgánico coprocesado, como se describe en la presente descripción, como pigmento primario y/o pigmento extensor, en donde dicho material en partículas inorgánico se coprocesa con un sustrato fibroso que comprende celulosa durante la preparación de dicha celulosa microfibrilada. La composición de pintura comprende además pigmento primario y/o pigmento extensor como se describe en la presente descripción, distinto del material en partículas inorgánico coprocesado.
La composición de pintura se formula a partir de la base de molienda de la invención y las modalidades descritas anteriormente.
La pintura puede formularse como una pintura decorativa, incluidas pinturas mate y brillantes, una pintura industrial, incluidas pinturas protectoras y pinturas para saneamiento y similares, y otras pinturas tales como pinturas para identificación, por ejemplo, señalización, y similares. Ventajosamente, la pintura es una pintura a base de agua, por ejemplo, una pintura decorativa a base de agua, por ejemplo, pintura mate decorativa a base de agua.
El disolvente es cualquier sustancia adecuada que pueda actuar como portador del pigmento y aglutinante. Una vez sobre el sustrato que se pinta, el disolvente se evapora por secado y/o curado y deja una película de pintura seca sobre el sustrato pintado. En una modalidad, el disolvente comprende agua y productos químicos dispersantes opcionales. Los disolventes orgánicos incluyen alcoholes minerales, por ejemplo, alcoholes blancos, destilado de petróleo, ésteres, éteres de glicol, y similares.
La cantidad de disolvente en la composición de pintura variará en dependencia de la forma particular de pintura y su uso previsto. En una modalidad, la cantidad de disolvente está presente en una cantidad de aproximadamente 5 % a aproximadamente 90 % en peso, en base al peso total de la composición de pintura. Por ejemplo, la cantidad de disolvente puede ser de aproximadamente 10 % a aproximadamente 90 % en peso, o de aproximadamente 15 % a aproximadamente 90 % en peso, o de aproximadamente 20 % a aproximadamente 90 % en peso, o de aproximadamente 25 % a aproximadamente 90 % en peso, o de aproximadamente 30 % a aproximadamente 90 % en peso, o de aproximadamente 35 % a aproximadamente 90 % en peso, o de aproximadamente 40 % a aproximadamente 90 % en peso, o de aproximadamente 10 % a aproximadamente 80 % en peso, o de aproximadamente 20 % a aproximadamente 80 % en peso, o de aproximadamente 30 % a aproximadamente 80 % en peso, o de aproximadamente 30 % a aproximadamente 70 % en peso, o de aproximadamente 30 % a aproximadamente 60 % en peso, o de aproximadamente 40 % a aproximadamente 60 % en peso, o de aproximadamente 5 % a aproximadamente 80 % en peso, o de aproximadamente 5 % a aproximadamente 70 % en peso, o de aproximadamente 5 % a aproximadamente 60 % en peso, o de aproximadamente 5 % a 50 % en peso, o de aproximadamente 5 % a aproximadamente 40 % en peso, o de aproximadamente 5 % a aproximadamente 30 % en peso, o de aproximadamente 5 % a aproximadamente 25 % en peso, o de aproximadamente 5 % a aproximadamente 20 % en peso, o de aproximadamente 5 % a aproximadamente 15 % en peso, o de aproximadamente 10 % a aproximadamente 30 % en peso, o de aproximadamente 10 a aproximadamente 25 % en peso, o de aproximadamente 10 a aproximadamente 20 % en peso, en base al peso total de la composición de pintura.
Los aglutinantes son componentes de la pintura que forman películas, que imparten adhesión y unen los pigmentos. Por tanto, el aglutinante es cualquier material adecuado que sea capaz de unir los pigmentos y proporcionar adherencia al sustrato que se pinta con la pintura. El aglutinante puede ser una resina natural y/o sintética tales como, por ejemplo, aglutinantes a base de látex tales como polímeros y copolímeros a base de acrílicos y/o vinilos, poliuretanos, poliésteres, resinas de melamina, epoxis y/o aceites y otras especies monoméricas adecuadas. En una modalidad, el aglutinante comprende o consiste en un 100 % de látex acrílico o látex de acetato de polivinilo (PVA). Para pinturas a base de aceite, los aglutinantes adecuados incluyen aceite de linaza, aceite de tung o resinas alquídicas.
La cantidad de aglutinante en la composición de pintura variará en dependencia de la forma particular de pintura y su uso previsto. En una modalidad, la cantidad de aglutinante está presente en una cantidad de aproximadamente 5 % a aproximadamente 30 % en peso, en base al peso total de la composición de pintura. Por ejemplo, la cantidad de disolvente puede ser de aproximadamente 5 % a aproximadamente 25 % en peso, o de aproximadamente 5 % a aproximadamente 20 % en peso, o de aproximadamente 5 % a aproximadamente 15 % en peso, o de aproximadamente 10 % a aproximadamente 30 % en peso, o de aproximadamente 10 a aproximadamente 25 % en peso, o de aproximadamente 10 a aproximadamente 20 % en peso, en base al peso total de la composición de pintura.
Las cantidades de material en partículas inorgánico coprocesado (cuando está presente), pigmento primario y pigmento extensor (cuando están presentes) en la composición de pintura se describen anteriormente.
Otros aditivos opcionales
La composición de pintura y base de molienda puede incluir al menos un aditivo adicional elegido entre los aditivos convencionales, tales como, por ejemplo, pigmentos distintos a los descritos en la presente descripción, tensioactivo, espesante, desespumante o antiespumante, agente humectante, dispersante, biocida, ajustador de pH, codisolvente, y anticongelante coalescente, así como también otros aditivos funcionales. Estos aditivos pueden incluirse en cualquier cantidad adecuada, que variará en dependencia de la composición de pintura y las cantidades relativas de pigmento, disolvente y aglutinante. Estas cantidades las puede determinar fácilmente un experto en la técnica. Generalmente, estos aditivos pueden incluirse, de forma individual, en la pintura en una cantidad de hasta aproximadamente 1 % en peso, en base al peso total de la pintura totalmente formulada. El codisolvente puede estar presente en una cantidad de hasta aproximadamente 5 % en peso en base al peso total de la composición de pintura completamente formulada, por ejemplo, hasta aproximadamente 4 % en peso, o hasta aproximadamente 3 % en peso, o hasta aproximadamente 2 % en peso.
Los dispersantes adecuados incluyen, por ejemplo, polielectrolitos tales como poliacrilatos y copolímeros que contienen especies de poliacrilato, especialmente sales de poliacrilato (por ejemplo, sodio y aluminio opcionalmente con una sal metálica del grupo II), hexametafosfatos de sodio, poliol no iónico, ácido polifosfórico, fosfato de sodio condensado, tensioactivos no iónicos, alcanolamina y otros reactivos comúnmente usados para esta función. El dispersante puede, por ejemplo, seleccionarse de materiales dispersantes convencionales comúnmente usados en el procesamiento y trituración de materiales en partículas inorgánicos. Dichos dispersantes serán bien reconocidos por los expertos en esta técnica. Generalmente son sales solubles en agua capaces de suministrar especies aniónicas que en sus cantidades efectivas pueden adsorberse sobre la superficie de las partículas inorgánicas y por tanto inhibir la agregación de las partículas. Las sales no solvatadas incluyen adecuadamente cationes de metales alcalinos tales como sodio. En algunos casos, la solvatación puede mejorarse al hacer que la suspensión acuosa sea ligeramente alcalina. Los ejemplos de dispersantes adecuados incluyen: fosfatos condensados solubles en agua, por ejemplo, sales de polimetafosfato [forma general de las sales de sodio: (NaPO3)x] tales como metafosfato de tetrasodio o el llamado "hexametafosfato de sodio" (sal de Graham); sales solubles en agua de ácidos polisilícicos; polielectrolitos; sales de homopolímeros o copolímeros de ácido acrílico o ácido metacrílico, o sales de polímeros de otros derivados de ácido acrílico, que tienen adecuadamente una masa molecular promedio en peso de menos de aproximadamente 20000.
Los antiespumantes y desespumantes adecuados incluyen, por ejemplo, mezclas de tensioactivos, fosfato de tributilo, ésteres de polioxietileno grasos más alcoholes grasos, jabones de ácidos grasos, emulsiones de silicona y otras composiciones que contienen silicona, ceras y partículas inorgánicas en aceite mineral, mezclas de hidrocarburos emulsionados y otros compuestos vendidos comercialmente para llevar a cabo esta función.
Los biocidas adecuados incluyen, por ejemplo, biocidas oxidantes tales como cloro gaseoso, dióxido de cloro gaseoso, hipoclorito de sodio, hipobromito de sodio, hidrógeno, peróxido, óxido peracético, bromuro de amonio/hipoclorito de sodio o biocidas no oxidantes como GLUT (glutaraldehído, núm. CAS 90045-36-6), ISO (CIT / MIT) (Isotiazolinona, núm. CAS 55956-84-9 y 96118-96-6), ISO (BIT / MIT) (Isotiazolinona), ISO (BIT) (Isotiazolinona, núm. CAS 2634-33-5), DBNPA, BNPD (Bronopol), NaOPP, CARBAMATO, THIONE (Dazomet), EDDM - dimetanol (O-formal), HT - Triazina (N-formal), THPS - tetrakis (O-formal), TMAD: diurea (N-formal), metaborato, dodecilbenosulfonato de sodio, tiocianato, organosulfuro, benzoato de sodio y otros compuestos vendidos comercialmente para esta función, por ejemplo, la gama de polímeros biocidas vendidos por Nalco.
La composición de pintura puede incluir además tinte. La distinción entre polvos que son pigmentos y aquellos que son colorantes se considera generalmente sobre la base de la solubilidad: los pigmentos son insolubles y están dispersos en el material, los colorantes son solubles o en solución cuando se usan.
Propiedades de pintura
Los presentes inventores han descubierto inesperadamente que la celulosa microfibrilada, opcionalmente coprocesada en presencia de un material inorgánico particular, se puede usar como un modificador de reología en una composición de pintura además o en reemplazo (parcial) de modificadores de reología convencionales tales como, por ejemplo, hidroxietilcelulosa y similares, al mantener o incluso mejorar las propiedades físicas/mecánicas, ópticas y posteriores a la aplicación del producto de pintura.
El uso de celulosa microfibrilada, opcionalmente coprocesada en presencia de un material inorgánico particular, además de o en reemplazo parcial o total de modificadores de reología convencionales derivados de celulosa, tales como, por ejemplo, hidroxietilcelulosa y similares, puede mantener la viscosidad de la pintura (que puede determinarse de acuerdo con ISO 2884-1) a una velocidad de cizallamiento alta (1/s), por ejemplo, una velocidad de cizallamiento de al menos aproximadamente 100, pero aumenta significativamente la viscosidad de la pintura a una velocidad de cizallamiento baja, por ejemplo, una velocidad de cizallamiento de no más de aproximadamente 10. Esto puede tener el efecto de mejorar la estabilidad y la resistencia al goteo de la pintura mientras sigue siendo fácil de aplicar, por ejemplo, con brocha o rodillo. Además, los modificadores de reología convencionales derivados de celulosa tales como hidroxietilcelulosa y similares, son relativamente más costosos de producir que la celulosa
microfibrilada descrita en la presente descripción. Por tanto, se pueden conseguir ahorros de costes mediante el uso de la celulosa microfibrilada descrita en la presente descripción en sustitución parcial o total de modificadores de reología convencionales derivados de celulosa, tales como hidroxietilcelulosa y similares.
De acuerdo con algunas modalidades, la película de pintura seca producida a partir de las pinturas ejemplares descritas en la presente descripción puede exhibir propiedades ópticas deseables. Por ejemplo, en algunas modalidades, el uso de celulosa microfibrilada, opcionalmente coprocesada en presencia de un material inorgánico particular, en reemplazo parcial o total de modificadores de reología convencionales derivados de celulosa, tales como, por ejemplo, hidroxietilcelulosa y similares, puede mejorar una o más de la opacidad (relación de contraste) de la película seca (determinada de acuerdo con ISO 6504-1, ISO 6504-3 o ISO 2814), y la resistencia al frote en húmedo de la película seca (determinada de acuerdo con ISO 11998). Además, el uso de celulosa microfibrilada, opcionalmente coprocesada en presencia de un material inorgánico particular, en sustitución parcial o total de modificadores de reología convencionales derivados de la celulosa, tales como, por ejemplo, hidroxietilcelulosa y similares, puede proporcionar una significativa reducción del brillo a 85 ° (determinada de acuerdo con la norma ISO 2813), lo que es importante para una pintura mate de este tipo.
En algunas modalidades, la película de pintura seca obtenida a partir de la composición de pintura de la invención tiene un brillo a 85° de menos de aproximadamente 7,0, por ejemplo, menos de aproximadamente 6,5, o menos de aproximadamente 6,0, o menos de aproximadamente 5,5, o menos de aproximadamente de 5,0.
En modalidades adicionales, la película de pintura seca obtenida a partir de la composición de pintura de la invención tiene una resistencia al frotado en húmedo de no más de aproximadamente 45 pm, por ejemplo, no más de aproximadamente 40 pm, o no más de aproximadamente 35 pm, o no más de aproximadamente 30.
En modalidades adicionales, la película de pintura seca obtenida a partir de la composición de pintura tiene un pulido (a 85°) de menos de aproximadamente 5,8, por ejemplo, menos de aproximadamente 5,5, o menos de aproximadamente 5,0, o menos de aproximadamente 4,5. Típicamente, el pulido será mayor de aproximadamente 1,0, por ejemplo, mayor de aproximadamente 2,0. En otras palabras, el efecto de incluir celulosa microfibrilada tiene el efecto de reducir el pulido. El pulido se puede determinar de acuerdo con el método descrito en los Ejemplos más abajo.
En modalidades adicionales, la película de pintura seca obtenida a partir de la composición de pintura tiene un espesor de agrietamiento del lodo de al menos aproximadamente 1000 pm, por ejemplo, al menos aproximadamente 1050 pm, o al menos aproximadamente 1100 pm, o al menos aproximadamente 1150 pm. En otras palabras, el efecto de incluir celulosa microfibrilada tiene el efecto de reducir la propensión al agrietamiento del lodo de la película de pintura seca. El espesor de agrietamiento del lodo se puede determinar de acuerdo con el método descrito en los Ejemplos más abajo.
Métodos preparativos
Ciertas modalidades de la composición de pintura y base de molienda de la presente invención pueden prepararse de acuerdo con métodos convencionales conocidos en la técnica. Esto comprende combinar, por ejemplo, mezclar y procesar componentes de pintura y/o base de molienda en cantidades apropiadas (en dependencia de la composición de pintura deseada) y en condiciones adecuadas para obtener una composición de pintura o base de molienda. Los componentes de base de molienda y/o pintura pueden procesarse mediante molienda o en un tanque de dispersión de alta velocidad en el que los componentes premezclados se someten a agitación a alta velocidad mediante una cuchilla circular dentada unida a un eje giratorio. La composición procesada entonces se diluye típicamente mediante agitación con una cantidad adecuada de disolvente para el tipo de pintura deseada para producir el producto de pintura final.
Aplicaciones
La composición de pintura de la presente invención se puede aplicar a un sustrato, por ejemplo, un artículo de fabricación que son muchos y diversos (por ejemplo, un artículo de artesanía, un mueble, un vehículo o embarcación, tuberías, y similares) o una superficie, por ejemplo, la superficie de un elemento de construcción (por ejemplo, paredes, techos y pisos interiores / exteriores de un lugar de vivienda, cercas exteriores y molduras, y similares).
También se describe una pintura enlatada que comprende la composición de pintura de la invención. El término "enlatado" se usa en la presente descripción para hacer referencia a cualquier recipiente adecuado para pintura, por ejemplo, una lata, bote, botella o bolsa. El recipiente puede estar formado por cualquier material adecuado para contener pintura tales como, por ejemplo, metal, plástico y vidrio.
Ejemplos
Ejemplo 1
Se mezclaron una serie de formulaciones de pintura bajo alto cizallamiento en las que el componente de hidroxietilcelulosa estándar se reemplazó progresivamente por celulosa microfibrilada. Los detalles de las formulaciones se muestran en la Tabla 1. La muestra de celulosa microfibrilada (MFC) se preparó al triturar conjuntamente un carbonato de calcio molido que tenía un dso de 1,4 pm con pulpa de sulfato blanqueada de Botnia del norte en un molino de medio agitado a una energía específica de 2500 kWh/tonelada de pulpa. El MFC usado en la formulación de pintura se proporcionó en forma de una suspensión acuosa que comprendía 2 % en peso de celulosa microfibrilada y 8 % en peso de carbonato de calcio molido. La formulación D está de acuerdo con la invención.
La Figura 1 muestra los perfiles de reología (viscosidad en función de la velocidad de cizallamiento) de las formulaciones usadas. La sustitución del modificador de reología de hidroxietilcelulosa por celulosa microfibrilada preparada de acuerdo con los métodos descritos en la presente descripción mantiene la viscosidad de la pintura a una velocidad de cizallamiento alta aproximadamente constante, pero aumenta significativamente la viscosidad a una velocidad de cizallamiento baja. Esto tendrá el efecto de hacer que la pintura sea más estable y resistente al goteo, sin dejar de ser fácil de cepillar.
Tabla 1.
La Tabla 2 muestra las propiedades de las películas estirables de las formulaciones de pintura descritas en la Tabla 1. La sustitución de hidroxietilcelulosa aumenta el coeficiente de dispersión de luz de la película, lo que mejora su opacidad y poder de ocultación. También da como resultado una reducción significativa del brillo a 85°, lo cual es importante para una pintura mate. También se puede ver que la sustitución da como resultado una mejora en la resistencia al frotado en húmedo de la pintura, ya que la pérdida de espesor de película en el ensayo de frotado estándar usado es menor para las formulaciones que contienen celulosa microfibrilada preparada de acuerdo con los métodos descritos en la presente descripción. La opacidad (relación de contraste) y el poder de ocultación (que es la velocidad de difusión requerida para obtener una relación de contraste de 98 %) se determinaron de acuerdo con ISO 6504-1. El brillo se determinó de acuerdo con ISO 2813. La resistencia al frote húmedo se determinó de acuerdo con ISO 11998.
Tabla 2.
Ejemplo 2
Se mezcló una segunda serie de formulaciones de pintura, esta vez con una porción del talco reemplazada por un carbonato de calcio grueso (que tenía un d50 de 6,5 |jm, bajo alto cizallamiento en el que el componente de hidroxietilcelulosa estándar se reemplazó progresivamente por celulosa microfibrilada). Los detalles de las formulaciones se muestran en la Tabla 3, y las propiedades de las películas de pintura en las Tablas 4a y 4b.
La propensión al agrietamiento del lodo de estas pinturas se evaluó mediante el estiramiento de las películas que aumentan de espesor en todo su ancho y el registro del espesor de la película en micras en el que aparece por primera vez el agrietamiento después del secado. Cuanto mayor sea el espesor al que se observa el agrietamiento, menor es la tendencia de la pintura a producir problemas de agrietamiento en el uso.
El agrietamiento del lodo se determinó de la siguiente manera:
Materiales y aparatos:
- Sustrato: placa de yeso
- Aplicador de cuña (espesor de película húmeda de 300 a 1500 jm )
- Serie de aplicadores de barra (espesor de película húmeda de 1500, 1750, 2000, 2250 y 2500 jm )
- Regla (0 a 300 mm)
Procedimiento:
• La pintura se aplica sobre el sustrato de placa de yeso (antes del análisis Rotothinner para eliminar una mayor introducción de aire en la pintura) mediante el uso del aplicador de cuña o la serie de barras o ambos si no se conoce el resultado final aproximado. El aplicador se aplica lentamente sobre el sustrato para permitir que se dispersen las burbujas de aire.
• Los recubrimientos se secan a 23 °C /- 2 °C y 50 % /- 5 % de humedad relativa y se dejan durante 24 horas. La placa de yeso debe colocarse en un estante o similar y dejarse para reducir el riesgo de agrietamiento prematuro.
- medición - aplicador de cuña
• El resultado citado es el punto en la película de pintura donde aparecen grietas dentro de cada 1 cm a lo largo de la película; se debe trazar una línea a lo largo de las grietas. Deben excluirse las grietas que se hayan formado como resultado de burbujas de aire.
• Se mide la distancia entre el borde izquierdo de la película (borde de 300 jm ) y la línea.
- cálculo del resultado
• Como la distancia entre el espesor de película húmeda de 300 jm y 1500 jm es de 10 cm, el espesor de película real donde se traza la línea se puede calcular mediante:
Grieta de lodo (ym) = (Distancia de la línea desde 300 ym de espesor (cm) x 120) 300 - medición - aplicadores de barras
• Registre el espesor de película húmeda más delgada que muestre evidencia de agrietamiento del lodo (se excluye cualquier agrietamiento causado como resultado de burbujas de aire) como resultado final.
Los resultados de agrietamiento de lodo que se presentan a continuación se determinaron de acuerdo con la medición del aplicador de cuñas.
También se determinó la propensión de estas películas de pintura al pulido, es decir, a aumentar su brillo cuando se frotan, y los resultados se registraron como el aumento del brillo en 85° después de 50 ciclos de frotado.
El pulido se determinó de la siguiente manera.
Materiales y aparatos:
- Sustrato: panel de vidrio, 4 mm de espesor, dimensiones 30 cm x 10 cm
- Aplicador de bloque con un espacio de 100 pm
- Aplicador de película automático Erichsen (509 mk111)
- Brillómetro: Sheen Tri Glossmaster 20/60/85°
- Ensayador de frotado Erichsen
- Portaesponjas, acero inoxidable, peso 360g
- Almohadilla de esponja más almohadilla abrasiva
- Paño, similar al paño J
Procedimiento:
• La película de ensayo se aplica sobre el sustrato de vidrio con el aplicador automático Erichsen.
El panel recubierto se seca a 23 °C /- 2 °C y 50 % /- 5 % de humedad relativa y se deja durante 24 horas. El brillo se mide (normalmente a 85 °; 5 áreas separadas a lo largo del panel, se cita el valor promedio). Este es el 'brillo inicial'.
El panel de vidrio se coloca en el ensayador de fregado y se asegura.
El paño se envuelve alrededor de la almohadilla de esponja y la almohadilla abrasiva y se coloca en el soporte de la esponja, asegurándose de que la almohadilla/paño sobresalga aproximadamente 5 mm de la parte inferior del soporte de la esponja.
El soporte de la esponja se fija en la parte superior del panel de vidrio con el paño en contacto con la película de pintura.
La película de pintura se restriega/frota durante 50 ciclos.
Se vuelve a medir el brillo sobre el área frotada por el paño (de la misma manera que el brillo inicial). El brillo vuelto a medir es el "brillo final".
El resultado del pulido citado es el aumento del brillo (brillo final - brillo inicial).
Se debe usar un paño nuevo para cada frotación. Se debe usar el mismo lado del paño cada vez. Si la tela tiene una pila notable, siempre debe colocarse alrededor de la esponja para que la pila se frote en la misma dirección.
Tabla 3.
Tabla 4a.
Tabla 4b.
Ejemplo 3
La muestra de celulosa microfibrilada del Ejemplo 1 se diluyó hasta un 2,5 % en peso de sólidos totales y se pasó una vez a través de un homogeneizador GEA Niro Soavi (modelo: Pony NS2006L) a una presión de 500 bar. A continuación, el producto del homogeneizador se concentró de nuevo al 10 % de sólidos (celulosa microfibrilada al 2 %) mediante centrifugación y se usó progresivamente para sustituir la hidroxietilcelulosa en la formulación equivalente como se usó en el Ejemplo 2. Los detalles de la formulación se proporcionan en la Tabla 5.
Las propiedades ópticas de las películas de pintura preparadas a partir de estas formulaciones se resumen en la Tabla, en donde la formulación K está de acuerdo con la invención. Como puede verse, el tratamiento posterior conduce a una mayor mejora de dispersión de la luz y, por tanto, a la opacidad de la pintura. Los perfiles de reología se muestran en la Figura 2 - de nuevo, la celulosa microfibrilada mejora la viscosidad de la formulación a bajo cizallamiento.
Tabla 5.
Tabla 6.
Claims (1)
- REIVINDICACIONESUso de una composición a base de molienda que comprende celulosa microfibrilada y material en partículas inorgánico coprocesado como pigmento primario y/o pigmento extensor, en donde dicho material en partículas inorgánico se coprocesa con un sustrato fibroso que comprende celulosa durante la preparación de dicha celulosa microfibrilada, además que comprende pigmento primario y/o pigmento extensor que no sea el material en partículas inorgánico coprocesado en donde el pigmento extensor es uno o más de caolín, carbonato de calcio y talco,en donde la celulosa microfibrilada tiene un dso que varía de aproximadamente 5 jm a aproximadamente 500 |jm, medido mediante dispersión de luz láser, y en donde la celulosa microfibrilada tiene una inclinación de fibra 100 * d3o/d7o de 20 a 50, medida como se describe en la presente descripción como un modificador de reología de una composición de pintura, en donde la celulosa microfibrilada está presente en una cantidad que varía de 0,1 % a 10 % en peso en base al peso total de la composición de pintura formulada a partir de dicha base de molienda, en donde la base de molienda está libre de modificador de reología derivado de celulosa distinto de la celulosa microfibrilada.Uso de acuerdo con la reivindicación 1, en donde dicha celulosa microfibrilada se puede obtener mediante un método que comprende microfibrilar un sustrato fibroso que comprende celulosa en un entorno acuoso en presencia de dicho material en partículas inorgánico, opcionalmente en donde la etapa de microfibrilación comprende triturar el sustrato fibroso que comprende celulosa en presencia del material en partículas inorgánico, opcionalmente en donde la trituración se realiza en un molino de torre, triturador tamizado, molino de medio agitado o detritor de medio agitado, opcionalmente en donde la celulosa microfibrilada obtenida, incluido el material en partículas inorgánico, se trata adicionalmente en un homogeneizador bajo condiciones húmedas.Uso de acuerdo con cualquier reivindicación anterior, que comprende dióxido de titanio como pigmento primario.Uso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde dicho material en partículas inorgánico coprocesado se selecciona de uno o más de un carbonato o sulfato de metal alcalinotérreo, tales como carbonato de calcio, carbonato de magnesio, dolomita, yeso, una arcilla de kandita hidratada tal como caolín, halloysita o arcilla de bolas, una arcilla de kandita anhidra (calcinada) tal como metacaolín o caolín completamente calcinado, talco, mica, perlita, feldespato, nefelina sienita, wollastonita, tierra de diatomeas, barita, vidrio, y sílice o silicatos naturales o sintéticos.
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