ES2239856T3

ES2239856T3 - Pigmentos opacificantes de bajo brillo y procedimiento de fabricacion por calcinacion de arcilla de caolin.

Info

Publication number: ES2239856T3
Application number: ES99965823T
Authority: ES
Inventors: John Hen; Ray Young; Andres Ginez; Sharad Mathur
Original assignee: Engelhard Corp
Current assignee: BASF Catalysts LLC
Priority date: 1998-11-19
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2005-10-01
Anticipated expiration: 2019-11-12
Also published as: DE69924638T2; EP1137717A1; ATE292660T1; EP1137717B1; WO2000031190A1; DE69924638D1; WO2000031190A9; AU2151100A; US6136086A; US6346145B1

Abstract

Un procedimiento para convertir arcilla de caolín de tamaño de partícula fina en un pigmento de arcilla de caolín más grueso que comprende la adición de un fundente alcalino o alcalinotérreo soluble en agua a caolín hidratado de tamaño de partícular fino en presencia de suficiente agua como para formar una papilla dispersa de caolín hidratado y una disolución de fundente, secando la mezcla resultante y a continuación pulverizándola, calcinando la mezcla seca pulverizada y repulverizándola de forma convencional.

Description

Pigmentos opacificantes de bajo brillo y procedimiento de fabricación por calcinación de arcilla de caolín.

Antecedentes de la invención

Es una práctica normal la producción de pigmentos de caolín por calcinación de la arcilla de caolín hidratada de tamaño de partícula fina purificada. La calcinación del caolín a temperaturas de hasta 1100ºC aproximadamente cementa las partículas conjuntamente y produce productos con opacidad y blancura mejoradas. Tales pigmentos se utilizan ampliamente en las industrias del papel, plásticos, caucho y pinturas. Una patente anterior es la patente de Estados Unidos nº 3.586.532 de Fanselow et al. transferida al presente solicitante. La patente de Estados Unidos 3.586.532 se dirige a la producción de partículas de tamaño fino de baja abrasión, arcillas de caolín calcinadas de opacificación tal como los pigmentos que se suministran bajo las marcas registradas ANSILEX y ANSILEX 93. Tales pigmentos tienen un tamaño medio de partícula de aproximadamente 0,8 micrómetros. Los pigmentos calcinados finos que se obtienen por la puesta en práctica de la patente de Fanselow et al también proporcionan alto brillo y refuerzo de la tinción cuando se utilizan en pinturas.

Para pinturas lisas, el brillo a bajo ángulo medido como brillo a 85 grados es normalmente menor de 10. Para mejores pinturas lisas, el brillo a 85 grados es de 4 o menor. Para lograr menos brillo, se incrementa el tamaño de partícula de la arcilla calcinada cambiando la distribución del tamaño de partícula de la fuente de alimentación de tal forma que las partículas de la fuente de alimentación sean más grandes que las utilizadas por Fanselow et al. Mientras que un brillo de 4 se logra calcinando una fuente de alimentación con partículas más gruesas, las propiedades de fuerza de tinción y poder cubriente se reducen de este modo. Es extremadamente difícil lograr un balance de las propiedades de una formulación de pintura ya que el grado de brillo de 85 grados y la opacidad/tinción se mueven en direcciones opuestas según el tamaño de partícula. De este modo, mientras el tamaño de partícula en el rango ópticamente eficiente aumenta, la opacidad disminuye. La patente de Estados Unidos nº 4.525.818 de Kostanzek describe procedimientos para producir ciertos pigmentos de arcilla de caolín calcinada de partícula gruesa que son especialmente útiles como extendedores de la pintura. Los pigmentos de arcilla calcinada tienen un tamaño medio de partícula de entre 3 y 4 micrómetros.

El documento de Estados Unidos nº 4.816.074 de Raythatha et al, describe la adición de partículas de caolín hidratadas, sin calcinar, utilizando un procedimiento que no incluye calcinación. El caolín seco se mezcla con un silicato de metal alcalino para depositar un nivel molecular de silicato en el caolín sin formar un gel. La arcilla tratada se seca sin calcinarse bajo la acción de un gas ácido. El silicato de sodio no se utiliza como fundente.

La práctica de nuestra invención utiliza compuestos que se funden durante la calcinación del caolín. Éstos son los compuestos que se añaden al caolín hidratado antes de la calcinación. Se hace referencia al documento de Estados Unidos nº 2.307.239 de Rowland, que es una patente pionera en el campo de los pigmentos de caolín calcinado. El documento de Estados Unidos nº 2.307.239 describe detalladamente la adición de varios compuestos alcalinos y alcalinotérreos a la arcilla antes de su calcinación. Un compuesto preferente es el cloruro de sodio. El documento de Estados Unidos nº 3.853.573 de Ferrigno, describe composiciones de pigmentos producidas por la combinación de un agente fundente compuesto por uno o una combinación de óxidos de metales con caolín calcinado, opcionalmente con caolín hidratado, y un adherente inorgánico. La adición seca de fundente la ponen en práctica Rowland y Ferrigno sin intentar aumentar el tamaño de las partículas de arcilla en el rango de tamaño de partícula ópticamente eficiente. En la tesis, "The Kaolin to Mullite Reaction Series", Wilfred Anthony Martínez, Rutgers University, 1979, se añadieron varios "mineralizadores" a un tamaño de partícula fina de caolín y a un tamaño de partícula gruesa de caolín hidratado, principalmente para explorar su efecto en la cristalización. La adición seca de mineralizador se llevó a cabo en todo el trabajo experimental. No hay ningún intento de controlar el engrosamiento de la arcilla de caolín durante la calcinación por medio del tamaño ópticamente activo. La expresión "engrosamiento controlado", tal como se utiliza aquí, se refiere al incremento del porcentaje de partículas engrosadas a lo largo del rango de tamaño de partícula de 0,5 a 2 micrómetros.

La llamada calcinación "instantánea" o "de impacto" se utiliza para producir pigmentos relativamente gruesos derivados del caolín. Aquí se hace referencia al documento de Estados Unidos nº 3.021.195 de Podschus et al. Se utiliza un tratamiento térmico de etapas múltiples y se deben utilizar calcinadores especiales. Los calcinadores rotantes de hornos de Nichols generalmente utilizados en la industria del caolín no se pueden construir para funcionar como calcinadores de impacto. Mientras que los pigmentos calcinados son relativamente gruesos, su tamaño medio se encuentra en torno a 1,4 micrómetros, y su brillo es bajo, los pigmentos tienden a ser más amarillos que otros pigmentos de arcilla calcinados.

Sumario de la invención

Nuestra invención supera esta dificultad por medio del engrosamiento controlado a través de la calcinación del caolín de tamaño fino hidratado con bajas dosis controladas de agentes fundentes. El engrosamiento controlado proporciona a los pigmentos calcinados bajo brillo, sin embargo no afecta a otras propiedades importantes tales como el poder cubriente y la tinción.

Un primer objeto de la presente invención es proporcionar un procedimiento para convertir la arcilla de caolín de partícula de tamaño fino en un pigmento de arcilla de caolín más grueso, que comprende la adición de un fundente de alcalino o alcalinotérreo soluble en agua al caolín hidratado de partícula de tamaño fino en presencia de suficiente agua para formar una papilla dispersa de caolín hidratado y una solución de fundente, secando la mezcla resultante y pulverizándola, a continuación calcinando la mezcla pulverizada seca y repulverizándola de forma convencional.

Un segundo objeto de la presente invención es proporcionar una arcilla de caolín calcinada fundente, que se obtiene según el presente procedimiento y que tiene un tamaño medio de partícula en el rango de 1,0 a 2,5 micrómetros, equivalentes al diámetro esférico.

Las características preferentes de la presente invención se definen en las reivindicaciones 2 a 11.

Los productos presentes se pueden fabricar utilizando hornos de calcinación rotatorios convencionales y sin necesidad de realizar nuevas inversiones. Esto no requiere la utilización del procedimiento de calcinación instantánea para producir pigmentos de bajo brillo. Los productos experimentales realizados por medio de nuestra invención tienen mayor blancura y menor tonalidad amarillenta que los pigmentos comerciales de bajo brillo obtenidos por medio de la calcinación instantánea.

Una característica esencial del procedimiento es que el agente fundente debe ser soluble en agua y se añade al caolín hidratado mezclado en presencia de agua. La mezcla seca del fundente con arcilla antes de la calcinación, como se ha indicado en al técnica anterior, no resulta en el engrosamiento controlado de las partículas dentro del rango deseado de 0,5 a 2 micrómetros. Además, la mezcla seca resulta en grandes cantidades de tamaño de partícula grande (arena) que puede ocasionar que el producto tenga una mala, e incluso ninguna, aceptación por parte de los consumidores.

Descripción detallada de la invención

El agente fundente se puede mezclar con arcilla de caolín en presencia de agua en varios puntos durante el procedimiento del caolín hidratado, pero preferentemente se añade a una papilla de caolín hidratado en solución antes de secarlo con spray. El pigmento seco en spray se pulveriza y se calcina adecuadamente a temperaturas entre 500 y 1200ºC, aunque preferentemente entre 800 y 1070ºC. Véase Fanselow et al, supra. El producto calcinado se pulveriza antes de utilizarlo en formulaciones de pinturas, colores de revestimiento de papel, plásticos, caucho y en otras aplicaciones. La dosis de agente fundente y el tipo de agente fundente que se necesita depende de la fuente de alimentación del caolín hidratado y de su tamaño de partícula. El límite superior de la temperatura de calcinación se establece según el índice de mullite. El índice de mullite mide la cantidad de mullite (3Al_{2}O_{3}.SiO_{2}) formado durante la calcinación.

Tal como han descrito Fanselow et al y otras patentes de la técnica, la arcilla de caolín se dispersa convencionalmente antes del secado por pulverización para proporcionar suspensiones de niveles de sólidos comercialmente útiles. En la práctica, normalmente se añade ceniza de sosa como parte de un paquete dispersante durante la dispersión de las suspensiones de caolín. Tal como se muestra en los ejemplos ilustrativos de este documento, generalmente se utilizan dos combinaciones dispersantes: SAP y SAC. SAP es una disolución de entre el 18 y el 21% de ceniza de sosa, ácido poliacrílico parcialmente neutralizado (C211) y SHMP (hexametafosfato sódico) con una relación activa de 49/22/29 respectivamente. SAC es una disolución de entre el 18 y el 21% de ceniza de sosa y C2111 con una relación activa de 50/50. Normalmente, el mayor nivel de estos dispersantes utilizados es 6 #/T o 0,3% en peso (el pH de la papilla se ajusta a 7,5). Esto se traduce en 0,15% de ceniza de sosa añadida con SAP y 0,15% de ceniza de sosa añadidas en el caso de SAC. El mayor nivel encontrado en una planta comercial típica es de aproximadamente 8 #/T SAP (con el pH de la papilla ajustado a 8,0) que se traduce en un 0,20% de ceniza de sosa. Se cree que otros fabricantes de caolín también utilizan el mismo rango de concentraciones de ceniza de sosa para dispersar sus suspensiones. En la práctica de la presente invención uno de los fundentes preferidos es la ceniza de sosa. El menor nivel de ceniza de sosa (\geq 0,30%) empleado es al menos un 50% mayor que el nivel máximo de ceniza de sosa utilizado para dispersar las suspensiones de caolín.

Las fuentes de alimentación adecuadas, preferentes y especialmente preferentes para la práctica de esta invención tienen la DTP de la siguiente forma:

1

Para una dosis dada de fundente, cuanto más fina sea la fuente de alimentación mayor será el grado de engrosamiento a lo largo de todo el rango de tamaño de partícula. El grado de engrosamiento se define como el cambio en el % de masa acumulativa fina entre el producto calcinado y la fuente de alimentación del caolín hidratado a un diámetro dado (diámetro esférico equivalente esu). Para la misma dosis de fundente, según va engrosando la fuente de alimentación del caolín hidratado, el grado de engrosamiento es menor a lo largo del rango de tamaño de partícula total. Para el espesamiento controlado se dispone de una amplia ventana con una fuente de alimentación fina, lo fina que es la fuente de alimentación sólo queda limitado por la capacidad y la economía del proceso. No obstante, si la fuente de alimentación es demasiado gruesa, se hace mucho más difícil lograr un engrosamiento controlado para pigmentos de bajo brillo y alto poder cubriente.

Los agentes fundentes empleados son capaces de variar ampliamente, lo que producirá un engrosamiento controlado del caolín hidratado durante la calcinación. Los agentes fundentes incluyen sales de iones de metales alcalinos y alcalinotérreos, óxidos metálicos, carbonatos o sus combinaciones. Los óxidos metálicos típicos son óxidos de boro, silicatos, óxidos de metales alcalinos y alcalinotérreos, germanatos, fosfatos, alúmina, óxido de antimonio, óxido de plomo, óxido de cinc, óxido de arsénico y circonato. También se incluye el ácido bórico. Los carbonatos típicos son carbonatos de metales alcalinos y alcalinotérreos tales como el carbonato de sodio, bicarbonato de sodio, carbonato de calcio y carbonato de magnesio. Esta lista no es exhaustiva. También se incluyen sales orgánicas e inorgánicas, que no son óxidos, de metales alcalinos y alcalinotérreos capaces de formar óxidos metálicos cuando se exponen al aire a sus temperaturas de calcinación. Estas sales incluyen haluros, nitratos, acetatos, hidróxidos, sulfatos y polielectrolitos orgánicos tales como la sal de sodio o el poli[ácido acrílico]. El criterio clave es que el agente fundente produce un engrosamiento controlado del caolín hidratado durante la calcinación. Los agentes fundentes preferentes son alcalinos y alcalinotérreos de óxidos de boro, silicatos, fosfatos, sales de metales alcalinos y alcalinotérreos de carbonatos y bicarbonatos o sus combinaciones. El bórax es especialmente preferente [borato de sodio, Na_{2}O.2B_{2}O_{3} bien en su forma hidratada o bien en su forma anhidra], la ceniza de sosa [Na_{2}CO_{3}], los silicatos de sodio con una relación en peso de SiO_{2}:Na_{2}O de 2,00 a 3,25. Éstos son especialmente preferentes por su disponibilidad, facilidad de mezcla con caolín hidratado en forma de papilla y bajo nivel de dosificación para afectar al engrosamiento controlado y por su bajo coste.

La cantidad de fundente añadido al caolín hidratado en papilla puede variar con la distribución del tamaño de partícula de la fuente de alimentación del caolín hidratado y las características del agente fundente, incluyendo su capacidad de engrosamiento inherente y su equivalente en peso de óxido de metal alcalino o alcalinotérreo. Se reconoce que en ciertos fundentes complejos como el bórax, el componente óxido de boro actúa como formador de red mientras que el componente óxido de sodio actúa como modificador de red para proporcionar una estructura de red más aleatoria. Por consiguiente, ambos componentes de fundentes complejos como el bórax y los silicatos de sodio contribuyen al engrosamiento de las partículas. Para facilitar la descripción, la cantidad de fundente se proporciona en términos de equivalente en peso de óxido de sodio. El rango de equivalente en peso de óxido de sodio es diferente para fundentes simples, como carbonato de sodio, que para fundentes complejos. Los rangos se resumen de la siguiente forma:

2

En presencia de fundente, abarcando las condiciones de metacaolín y de calcinación total, el rango de temperaturas de calcinación puede ir desde por encima de 500ºC hasta 1200ºC y preferentemente entre aproximadamente 750 y 1100ºC. El rango de temperatura preferente se elige para lograr un buen balance entre la DTP del pigmento, brillo y opacidad. Las publicaciones de la técnica anterior describen que la presencia de ciertos fundentes reduce la temperatura de calcinación hasta llegar a un contenido de mullite dado en la arcilla calcinada. Hemos encontrado que el contenido de mullite para el caolín calcinado fundente no presenta ningún problema de cara al rendimiento.

La DTP de los productos preferentes y más preferentes es:

3

El rango de la DTP más preferente proporciona el mejor balance de bajo brillo y alto poder cubriente para el producto calcinado.

En la práctica, es deseable que en la utilización de los pigmentos de esta invención para pinturas, los niveles residuales [retenidos en una malla 325] sean mayores del 0,15% en peso. El residuo puede aparecer en la capa de pintura como arena o puede proporcionar un aspecto áspero. De hecho, es preferible tener productos con residuo en malla +325 a/o por debajo del 0,10% en peso. Esto se controla evitando un excesivo engrosamiento. El rango más preferente de la DTP para el producto normalmente proporciona un residuo en malla +325 a/o por debajo del 0,10%. Para los productos calcinados sin fundente, la cantidad de mullite (3Al_{2}O_{3}.SiO_{2}) se controla evitando los tiempos de calcinación excesivos y la temperatura. Nuestra experiencia con los productos fundentes es que, incluso con un índice de mullite normalmente pensado para que sea suficientemente grande para producir una abrasión inaceptable con los grados de revestimiento de papel del caolín calcinado, proporcionó una baja abrasión. Por lo tanto, para los caolines calcinados fundentes, el valor del índice de mullite no es un problema en el comportamiento de las pinturas.

La finalidad de utilización es, en general, en pinturas para la arquitectura y en particular pinturas de interiores. Las pinturas lisas tienen una cuota de mercado superior al 50% del volumen total de ventas de pinturas comerciales. Éstas son de alta CVP (concentración del volumen de pigmentos) copando del 55 al 80% las anteriormente formuladas CVPC (CVP críticos). Tal como sugiere su nombre, las pinturas lisas tienen muy bajo brillo. El brillo deseado (medido con un brillómetro a 85 grados) es de 5 o menor. El límite superior de las pinturas habitualmente tiene una alta carga de TiO_{2} y menor CVP. Por lo tanto exhiben mejor poder cubriente e integridad de la película. Las pinturas lisas también utilizan una cantidad máxima de extendedores y la arcilla de caolín calcinado es invariablemente uno de los extendedores. El papel de la arcilla calcinada es extender el TiO_{2}, mejorar la fuerza de tinción y la opacidad y proporcionar un control del brillo. Los productos de esta invención dan un grado muy bajo de brillo a 85 grados, excelente fuerza de tinción y opacidad, especialmente en las pinturas lisas de gama alta. Una formulación de pintura lisa típica es:

Para una pintura lisa de CVP 55, utilizando una resina de látex de acrilato de vinilo como adherente, la composición del pigmento es:

	(libras/100 gal)	kg/metro cúbico
TiO_{2}	(50-100)	59,9-119,8
Caolín calcinado	(180-210)	215,7-251,6

Otra área de aplicación potencial es en pinturas lisas de exteriores y satén de interiores.

\newpage

En todos ejemplos se han utilizado, con anterioridad a la adición de fundentes, suspensiones predispersas de caolín hidratado con mezclas de dispersantes. En todos casos, los fundentes se añadieron en disolución antes de su incorporación a las suspensiones predispersas.

En los ejemplos ilustrativos se utilizaron los siguientes procedimientos de prueba:

GEB - Procedimiento TAPPI T646 om-86 (brillo de la arcilla y pigmentos de otros minerales)

DTP (distribución del tamaño de partícula) - medido con Sedigraph utilizando Micromeritics SEDIGRAPH 5100; informado basado en peso

Relaciones de contraste - mide el poder cubriente de las pinturas por reflectometría - ASTM D2805 - 88

Reflectancia - ASTM D2805 - 88

Blancura - ASTM E313 - 73

Amarillento - ASTM E313 - 73

Brillo - mide el brillo rasante o brillo especular con geometría a 85º – ASTM D523 - 80

Fuerza de tinción Y - procedimiento estándar para la fuerza de tinción relativa de los pigmentos blancos por medidas de reflectancia - ASTM D2745-80

Test de absorción de aceite de Gardner Coleman basado en ASTM D-1483-84

El índice de mullite se determina por el procedimiento de test de laboratorio estándar de Engelhard MGA 0990.1. El difractómetro de rayos X de poder automatizado se utiliza para determinar los picos de intensidades integradas de dos reflexiones de mullite (121 y 331) para la muestra de caolín calcinado, una referencia de mullite al 100% y una a funcionamiento estándar. El procedimiento genera un número designado como el índice de mullite, que es la relación de la intensidad integrada media de la reflexión para una muestra con la reflexión correspondiente para un conjunto de funcionamientos estándar.

Ejemplo 1

Se calcinaron a 1066ºC varias fuentes de alimentación de caolín hidratado de diferente medio tamaño de partícula sin añadir fundente. El tamaño de partícula de la fuente de alimentación y el producto calcinado aparecen en la tabla 1. Los datos de la tabla 1 muestran que en la calcinación el tamaño medio de partícula incrementa con el tamaño de partícula de la fuente de alimentación. Los pigmentos se formulan en pintura lisa de látex de CVP 55 utilizando una resina de látex acrílico de vinilo como adherente. La fórmula del pigmento utilizada, en unidades de kg/m^{3} (libras/100 galones), consiste en 119,8 kg (100 libras) de TiO_{2} y 215,7 kg (180 libras) de arcilla de caolín calcinada. El total de sólidos fue del 35,64% en peso y 22,81% en volumen.

Cuando se formularon en pintura lisa de látex CVP 55, los pigmentos A y B tuvieron un alto poder cubriente (relación de contraste alto) y una fuerza de tinción alta, pero con un brillo muy alto. Hay que tener en cuenta que A y B son representantes de los pigmentos obtenidos llevando a la práctica las enseñanzas de Fanselow et al. Estos atributos inhabilitan la utilización de los pigmentos A y B en pinturas lisas. El engrosamiento del pigmento C a un tamaño medio de partícula de 1,4 micrómetros dio 5,9 de brillo y suficiente poder cubriente y tinción como para hacer de él un componente apropiado de las pinturas lisas. Para pinturas lisas de alta calidad, sin embargo, es deseable un valor del brillo de 4 o menor.

TABLA 1 Pintura típica de arcillas de caolín calcinado convencional en pintura lisa de látex de CVP 55

4

\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{
 *Fórmula de pigmentación en kg/m ^{3}  (libras/100 gal): 119,8
(100) TiO _{2}  215,7 (180) arcilla de\cr  caolín 
calcinada.\cr}

Ejemplo 2

Según la presente invención, un depósito de sólidos de caolín hidratado con un tamaño medio de partícula de 0,2 micrómetros, se disperso en suficiente disolución acuosa al 2,0% de tetraborato sódico decahidrato (bórax), añadido para proporcionar un 1,0% de dosis en sólidos de caolín. La papilla se mezcló completamente durante 15 minutos adicionales. El pH de la suspensión fue de 8,8. La papilla se secó por spray y se pulverizó en una microtrituradora (de Pulverization Machinery Co., de Summit, NJ). El material pulverizado se calcinó en un horno de mufla Thermolyne a 815ºC. El producto se pulverizó de forma convencional. La muestra se identificó como D. Una muestra separada, identificada como E, se calcinó a 1066ºC y se pulverizó. Los pigmentos se formularon en pinturas lisas de látex CVP 55 utilizando una resina de látex acrílico de vinilo como adherente. La fórmula del pigmento utilizada, en unidades de kg/m^{3} (libras/100 gal), consistió en 59,9 kg (50 libras) de TiO_{2} y 251,6 kg (210 libras) de arcilla de caolín calcinado. El total de sólidos fue de 36,86% en peso y de 22,78% en volumen.

En la tabla 2 se comparan las propiedades de los pigmentos D y E con C junto con sus propiedades de comportamiento. También se compara un pigmento comercial calcinado doblemente (calcinación instantánea seguido de calcinación convencional) suministrado bajo la marca registrada OPTIWHITE de Burgess Pigment.

El bórax que contiene los pigmentos D y E es más fino en tamaño medio de partícula que el C, pero proporciona un brillo mucho menor, mayor poder cubriente y fuerza de tinción que C. Los pigmentos D y E se consideran pigmentos excelentes para pinturas lisas de alta calidad. El caolín comercial calcinado por impacto muestra ligeramente mayor brillo, menor poder cubriente y fuerza de tinción que D y E. El pigmento E proporciona mayor blancura y menor tonalidad amarillenta que el pigmento OPTIWHITE.

TABLA 2 Propiedades comparadas y comportamiento de las pinturas lisas de caolín calcinado con fundente bórax

5

\hskip0,5cm *Pigmento en kg/m^{3} (libras/100 gal): 59,9 (50) TiO_{2}, 251,6 (210) arcilla de caolín calcinada

Ejemplo 3

Una papilla de alimentación hidratada utilizada para fabricar caolín hidratado ANSILEX 93 se mezcló completamente con 0,75% de ceniza de sosa. La papilla se secó por spray y se pulverizó en una microtrituradora. El material pulverizado se calcinó en un horno de mufla Thermolyne a 1066ºC. El producto se pulverizó y la muestra se identificó como F. Una muestra, que se identificó como G, se preparó de la misma forma que F, excepto que la papilla de alimentación se mezcló con 1,0% de ceniza de sosa antes de secarse por spray. Las propiedades físicas y el comportamiento de la pintura lisa con los pigmentos F y G se compara en la tabla 3 con el pigmento OPTIWHITE.

Los pigmentos F y G modificados con ceniza de sosa mostraron al menos propiedades equivalentes comparadas con OPTIWHITE. Una ventaja que se observó fue que el brillo de 85 grados fue menor que con OPTIWHITE con vistas a la producción de pintura lisa.

TABLA 3 Propiedades y comportamiento de la pintura lisa de caolín calcinado utilizando como fundente ceniza de sosa

6

\hskip1cm *Pigmento en kg/m^{3} (libras/100 gal): 59,9 (50) TiO_{2}, 251,6 (210) arcilla de caolín calcinada

Ejemplo 4

Según un objeto preferente de nuestra invención, una papilla de alimentación hidratada ANSILEX 93 se mezcló completamente con silicato de sodio al 1,0% en peso (basado en sólidos de arcilla) con un módulo de 2,88. La papilla se secó por pulverizador y se pulverizó en una microtrituradora. El material pulverizado se calcinó en un horno de mufla Thermolyne a 1066ºC. El producto se pulverizó y la muestra se identificó como H. Se preparó una muestra, que se identificó como I, de la misma forma que H, excepto que la papilla de alimentación se mezcló con 1,25% de silicato de sódico antes de secarlo por spray. Las propiedades físicas y el comportamiento de la pintura lisa con los pigmentos H e I se compara en la tabla 4 con el pigmento OPTIWHITE. Las formulaciones de pintura son idénticas a las descritas en el ejemplo 2.

\newpage

Los pigmentos H e I modificados con silicato sódico mostraron, al menos, propiedades equivalentes comparadas con las del pigmento OPTIWHITE. Una ventaja que se observó fue que H mostró menor brillo a 85 grados que el pigmento OPTIWHITE.

TABLA 4 Propiedades y comportamiento de la pintura lisa del caolín calcinado con fundente silicato sódico

7

\hskip1,2cm *Pigmento en kg/m^{3} (libras/100 gal): 59,9 (50) TiO_{2}, 119,8 (210) arcilla de caolín calcinada

Ejemplo 5

Este ejemplo muestra que el engrosamiento controlado de la fuente de alimentación útil para producir ANSILEX 93 con pigmento de caolín calcinado y utilizando como fundente ceniza de sosa resultó en menor absorción de aceite y es similar al producido por la calcinación instantánea del pigmento OPTIWHITE. La menor absorción de aceite es una propiedad deseable debido a que proporciona beneficios como son una mayor carga del extendedor y mejor resistencia a las raspaduras de la capa de pintura.

Comparación de los datos de absorción de aceite: procedimiento de Gardner Coleman

	ANSILEX 93	1,0% de ceniza de	OPTIWHITE
		sosa en ANSILEX 93
Absorción de aceite	105-120	87	85
APS um	0,78	1,32	1,4

Ejemplo 6

Los resultados de las siguientes pruebas indican que el proceso húmedo (utilizando ceniza de sosa y cloruro sódico) seguido de secado por spray de ANSILEX 93 como fuente de alimentación produce beneficios que no se obtienen por mezcla seca. Los productos de DTP con engrosamiento deseado pero compensado se obtienen utilizando el procedimiento de proceso húmedo. El procedimiento de mezcla seca proporciona un mayor residuo (retenido en una malla 325) que es aproximadamente de 5 a 19 veces mayor que el del procedimiento de proceso húmedo.

Para estas muestras el alimentador del calcinador y el alimentador del secador por spray se recuperaron de una planta comercial. Para simular la técnica anterior, la ceniza de sosa seca (0,8%, 1,2% y 1,6%) se añadió y se mezcló con caolín hidratado en un triturador de rodillo durante 1 hora. A continuación se trituró con bolas durante 15 minutos. Antes y después de la trituración de bolas se llevaron a cabo los análisis de la DTP. Se añadió NaCl (seco) a una muestra con una cantidad de caolín del 3% en peso, seguido de los materiales que anteriormente se habían pulverizado utilizando los mismos procedimientos empleados con la ceniza de sosa. La distribución del tamaño de partícula (DTP) de las muestras utilizadas como alimentación del horno de mezcla seca aparece en la tabla 5. Dentro del error experimental para medir la DTP, utilizando análisis de SEDIGRAPH, no se vio ningún cambio en la DTP resultante de las mezclas secas de ceniza de sosa (CS) con respecto a la fuente de alimentación ANSILEX 93. Esto fue así cuando la mezcla sólo se trituró con rodillo o posteriormente se trituró con bolas. Con objeto de realizar una comparación se añadieron las mismas cantidades de ceniza de sosa y NaCl a suspensiones predispersas que se secaron por spray. A continuación se pulverizaron, se calcinaron a 1066ºC (1950ºF) y se volvieron a pulverizar.

TABLA 5 Propiedades de las muestras de alimentación en horno de muestra seca

8

TABLA 6 Propiedades de los fundentes de caolín calcinado derivados de mezcla seca y fuentes de alimentación en papilla

9

Br = GEB, luminosidad del pigmento TAPPI T646-om-86

L = Hunter L*

A = Hunter A*

B = Hunter B*

YI = Índice amarillento del pigmento*

Res = residuo en red +325 en %

*ASTM - D2244-79, también, Color Science, G. Wyszecki/W.S. Stiles, Wiley 1967

Las propiedades de caolines calcinados fundentes derivados de la mezcla seca y de las fuentes de alimentación lechosas se resumen en la tabla 6. En todos casos, el procedimiento húmedo o ruta de la papilla para la incorporación del fundente al pigmento proporcionan un mayor engrosamiento extensivo pero significantemente menos residuo. Esto indica que el engrosamiento deseado se logra con más ventajas por medio del procedimiento húmedo o por la utilización de una papilla previa con el pigmento de caolín hidratado que por mezcla seca.

Claims

1. Un procedimiento para convertir arcilla de caolín de tamaño de partícula fina en un pigmento de arcilla de caolín más grueso que comprende la adición de un fundente alcalino o alcalinotérreo soluble en agua a caolín hidratado de tamaño de partícular fino en presencia de suficiente agua como para formar una papilla dispersa de caolín hidratado y una disolución de fundente, secando la mezcla resultante y a continuación pulverizándola, calcinando la mezcla seca pulverizada y repulverizándola de forma convencional.

2. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho fundente se selecciona del grupo constituido por ceniza de sosa, silicato de sodio, cloruro sódico, fosfato sódico, borato sódico y mezclas de los mismos.

3. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho fundente es silicato de sodio.

4. El procedimiento de la reivindicación 1, en el que dicho fundente es ceniza de sosa.

5. El procedimiento de las reivindicaciones 1 ó 2, en el que dicha mezcla se seca por pulverización.

6. El procedimiento de la reivindicación 1 para fabricar un pigmento opacificante a partir de arcilla de caolín hidratado, en el que el caolín hidratado de tamaño de partícula fino que tiene un tamaño medio de partícula por debajo de 0,5 micrómetros, se dispersa en agua para formar una papilla que se seca por pulverizador, se pulveriza, se calcina, se repulveriza y el pigmento de caolín calcinado se recupera, comprendiendo mezclar uniformemente una disolución acuosa de fundente que contiene sodio o magnesio con dicha papilla antes de que se seque por pulverizador y recuperar el pigmento de caolín calcinado que tiene más partículas en el rango de tamaños entre 0,5 y 2 micrómetros de las que tendría en ausencia de la adición de dicho fundente.

7. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que dicho fundente se selecciona del grupo constituido por carbonato sódico, silicato de sodio, borato sódico, cloruro sódico, fosfato sódico y mezclas de los mismos.

8. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que dicho fundente es silicato de sodio.

9. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que dicho fundente es ceniza de sosa.

10. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que dicho caolín hidratado es un 80-96% en peso más fino de 2 micrómetros y el tamaño medio de partícula es de aproximadamente 0,3 micrómetros y el caolín calcinado recuperado es un 45-70% en peso más fino de 2 micrómetros y el tamaño medio de partícula se encuentra en el rango de 1,0 a 1,8 micrómetros.

11. El procedimiento de la reivindicación 6, en el que dicho caolín hidratado es un 87-100% en peso más fino de 2 micrómetros, un 70-100% en peso más fino de 1 micrómetro, un 37-95% en peso más fino de 0,5 micrómetros y un 19-95% en peso más fino de 0,3 micrómetros, y el tamaño medio de partícula se encuentra por debajo de 0,7 micrómetros, y el caolín calcinado recuperado es de un 75 a un 95% en peso más fino de 10 micrómetros, un 55-85% en peso más fino de 5 micrómetros, un 45-70% en peso más fino de 2 micrómetros, un 30-50% en peso más fino de 1 micrómetro y un 2-15% en peso más fino de 0,5 micrómetros, y el tamaño medio de partícula se encuentra en el rango de 1,0 a 2,5 micrómetros.

12. El fundente de arcilla de caolín calcinado que se puede obtener según el procedimiento de la reivindicación 1, teniendo un tamaño medio de partícula en el rango de 1,0 a 2,5 micrómetros, diámetro esférico equivalente.