ES2318901T3 - Pigmentos granulares. - Google Patents
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Abstract
Procedimiento para la preparación de gránulos de pigmento de flujo libre y baja generación de polvo, consistiendo dicho pigmento en óxidos de hierro y/o óxidos de cromo en polvo, comprendiendo dicho procedimiento (i) mezclar dicho pigmento en polvo con agua, formando dicha mezcla una mezcla con una consistencia de tipo masa; (ii) opcionalmente, añadir a la mezcla obtenida en la etapa (i), por lo menos, uno de entre un aglutinante y un tensoactivo; ( iii) extruir la mezcla obtenida en la etapa (i) o en la etapa (ii), por lo menos, a través de una matriz, compactando de este modo asimismo la mezcla para formar gránulos extruidos; y (iv) secar los gránulos extruidos, de tal modo que el contenido final en agua de dichos gránulos sea inferior al 5% en peso.
Description
Pigmentos granulares.
La presente invención se refiere a la
preparación de gránulos de pigmento, por ejemplo pigmentos de óxido
de hierro y óxido de cromo.
Los óxidos metálicos, tales como óxidos de
hierro u óxidos de cromo, se utilizan en la pigmentación, entre
otros, de productos de cemento y hormigón (por ejemplo, placas y
bloques de pavimentación), pinturas, plásticos, tóners y tintas,
quelantes, catalizadores, y también en una variedad de aplicaciones
magnéticas, médicas y farmacéuticas. Tradicionalmente, estos
pigmentos de óxidos metálicos se han utilizado en forma de
polvos.
Los pigmentos de óxido metálico en polvo, tales
como pigmentos de óxido de hierro y óxido de cromo, son
pulverulentos, lo que da lugar a riesgos para la salud y dificulta
su almacenamiento y manejo. Además, los polvos no son de flujo
libre y, por lo tanto, no se pueden transportar fácilmente a través
de conductos, que son obturados fácilmente por el polvo; además,
las pobres propiedades de flujo de los polvos hacen que sea difícil
medirlos utilizando tornillos sin fin a efectos de garantizar la
correcta proporción entre el pigmento y el material de base (por
ejemplo, hormigón).
Se conocen problemas similares en otras
industrias, por ejemplo en la industria de la alimentación de
animales, y dichos problemas se han solucionado sustancialmente por
granulación del producto. Resulta evidente que estas soluciones se
pueden aplicar al campo de los pigmentos para solucionar los
problemas anteriores. Por ejemplo, en el documento
FR-A-2 450 273 se ha propuesto
granular pigmento de negro de carbón utilizado en la pigmentación
de papel, cemento y hormigón; debe entenderse que el negro de carbón
da lugar a un problema de generación de polvo incluso mayor que los
óxidos de hierro, ya que el tamaño de gránulo de los polvos de negro
de carbón es mucho menor que el de los polvos de óxido de hierro,
pero además el negro de carbón presenta un problema adicional de
flotación sobre el material de base que dificulta su incorporación a
dicho material de base. Según el documento
FR-A-2 450 273, ambos problemas de
generación de polvo y pobre incorporación se solucionan mezclando
el negro de carbón, por lo menos, con 30% de agua, y opcionalmente
también con un agente humectante o dispersante en una cantidad
comprendida entre 0,5 y 12%, y preferentemente entre 5 y 10% (en
base a la cantidad de negro de carbón), y sometiendo la mezcla
resultante a fuerzas de compresión en una máquina de perlización a
efectos de formar perlas o gránulos. En función del tipo y el
funcionamiento de dicha máquina de perlización, las fuerzas de
compresión pueden ser sustanciales.
A diferencia del documento
FR-A-2 450 273, el documento
EP-B-0 268 645 requiere que no se
apliquen fuerzas de compresión a los pigmentos durante la formación
de gránulos de pigmento para su utilización en la coloración de
hormigón y cemento. Esto se puede alcanzar mediante una técnica de
aglomeración, por ejemplo mediante granuladoras de cilindro o
tambor rotativo que sencillamente ponen en contacto las partículas
individuales de pigmento entre sí en presencia de agua y un
aglutinador (por ejemplo, sulfonato de lignina), con lo que las
partículas se adhieren entre sí, es decir se conglutinan, a efectos
de formar los gránulos requeridos. Alternativamente, los gránulos
de pigmento se pueden formar secando por pulverización una mezcla
del pigmento, agua y un aglutinante, y comercialmente es este
método de secado por pulverización el que se utiliza. Sin embargo,
ambos métodos requieren la presencia de una cantidad considerable
de aglutinantes a efectos de asegurar que las partículas de
pigmento se adhieren entre sí. Si se preparan mediante máquinas de
pelletización de cilindro o tambor, puede resultar necesario secar
los gránulos hasta un contenido en agua comercialmente aceptable
inferior a 4,2% en agua.
En la patente US nº 4 277 288, se ha propuesto
preparar gránulos de pigmento formando un lecho fluidizado de polvos
de pigmento y añadiendo a dicho lecho un líquido orgánico o cera
como aglutinante a efectos de favorecer la granulación. También se
añade un tensoactivo.
La patente US nº 5 484 481 da a conocer un
procedimiento para la granulación de pigmentos para su utilización
en el coloreado de cemento y hormigón, que incluye compactar los
polvos del pigmento en presencia de un aglutinante a efectos de
formar copos, romper los copos y pelletizar los copos triturados
utilizando técnicas conocidas, por ejemplo, utilizando cilindros o
tambores rotativos, el cual incluye la aplicación de agua y un
aglutinante a los copos
triturados.
triturados.
Sin embargo, la granulación de pigmentos debe
satisfacer otro criterio que no se requiere en otras industrias en
la que la pelletización es habitual, por ejemplo la industria de la
alimentación de animales, esto es el requisito de que todos los
gránulos de pigmento deben ser capaces de dispersarse fácilmente en
el material de base a efectos de colorearlo uniformemente, ya que
si no se dispersaran fácilmente, se producirían manchas o cavidades
de color que mermarían el aspecto del producto final. Así, los
gránulos se deben poder dispersar en el material de base a la vez
que deben ser suficientemente coherentes y robustos para no romperse
nuevamente en polvos durante el almacenamiento o manejo.
Las preparaciones de recubrimientos (ya sean
líquidos o secos) requieren que los pigmentos contengan la menor
cantidad de aditivos innecesarios posible y, en consecuencia, sería
deseable poder producir pigmentos con cantidades sustancialmente
reducidas de aglutinantes y, si es posible, incluso eliminar dichos
aditivos.
En general, se ha considerado comercialmente
indispensable utilizar uno o más aglutinantes (distintos de agua u
otro material que se elimina o se puede eliminar tras la formación
de gránulos) en la preparación de gránulos de pigmento a efectos de
conferir resistencia a los gránulos para que eviten romperse en
polvos durante el manejo y almacenamiento, y para facilitar la
dispersión de dichos gránulos en su aplicación final.
Un objetivo de la presente invención consiste en
preparar gránulos de pigmento que se dispersen fácilmente en el
medio de base y a la vez sean robustos y tengan baja propensión a la
formación de polvos, es decir a romperse en polvos. Otro objetivo
de la presente invención consiste en dar a conocer un procedimiento
de preparación de gránulos de pigmento robustos y fácilmente
dispersables sin utilizar cantidades sustanciales de
aglutinante.
Según la presente invención, se da a conocer un
procedimiento para la preparación de gránulos de pigmento de flujo
libre y baja generación de polvo seco según se define en la
reivindicación 1.
La acción de forzar la mezcla tipo masa de
pigmento y agua a través de una matriz durante el procedimiento de
extrusión ejerce una compactación sustancial sobre las partículas
individuales de pigmento, aumentando de este modo la resistencia de
los gránulos.
Se pueden añadir tensoactivos y/o aglutinantes a
la masa de extrusión, aunque cualquier aglutinante utilizado es
preferentemente del tipo que presenta también algunas propiedades
tensoactivas. Los aglutinantes y/o agentes activos de superficie
adecuados comprenden, por lo menos, un material seleccionado de
entre el grupo constituido por estearatos, acetatos, alquilfenoles,
materiales celulósicos, ligninas, acrílicos, epoxis, uretanos,
sulfatos, fosfatos, condensados de formaldehído, silicatos,
silanos, siloxanos, titanatos, o mezclas de los mismos. Los
ejemplos preferentes de dichos materiales incluyen, por lo menos, un
material seleccionado de entre el grupo constituido por sulfonato
de lignina, poliacrilatos, una sal de condensado de sulfonato de
naftaleno formaldehído que contiene policarboxilato, una sal de
cola de colofonia, una sal de colofonia dismutada, diol acetilénico
sobre óxido no metálico, alquilbencensulfonato de sodio, condensados
de nonilfenol-óxido de etileno, copolímeros de óxido de
etileno-óxido de propileno basados en glicerol, y sulfosuccinatos de
dioctilo. Son ejemplos de aglutinantes/dispersantes adecuados
Borresperse NA, Ultrazine NA, Pexol 2000, Dresinate 214, Dispex
N40, Narlex LD31, Suparex DP CC002. Los tensoactivos (por ejemplo,
agentes antifloculantes o humectantes), tales como los
alquilbencensulfonatos de sodio, proporcionan cierta acción
accidental de aglutinamiento, además de mejorar las propiedades de
dispersión en la aplicación final.
El contenido en agua de la mezcla de masa
resulta crítico para:
- -
- formar un gránulo estable,
- -
- impedir que los gránulos extruidos se fundan entre sí,
- -
- producir gránulos discretos más que una sola cinta,
pero el contenido en agua óptimo puede ser
determinado fácilmente para cualquier composición de pigmento
mediante un simple método de ensayo y error.
La mezcla húmeda se suministra a un dispositivo
de compresión en el que dicha mezcla se hace pasar a través de los
orificios de una matriz, que es preferentemente una placa perforada
o un tamiz. Esto se puede conseguir mediante la acción de un
tornillo que presiona la mezcla a través de la matriz o mediante la
acción de una hoja móvil o un rodillo (o un dispositivo de empuje
similar) que se hace pasar por encima de la matriz y de este modo
comprime la mezcla a través de la misma.
Típicamente, los orificios de la extrusionadora
tendrán un diámetro comprendido entre 0,3 mm y 4 mm, pero pueden ser
menores o mayores.
Los gránulos extruidos se secan (por ejemplo en
un secador de platos, de bandas, de lecho fluidizado, etc.) y a
continuación se pueden tamizar a efectos de eliminar gránulos finos
y/o demasiado grandes, que posteriormente podrían sobresalir por ser
demasiado largos o por el hecho de que gránulos individuales se
hayan fundido entre sí. Tanto los gránulos finos como los demasiado
grandes se pueden reciclar, aunque los últimos se pueden reducir de
tamaño mecánicamente y tamizar nuevamente.
La forma de los gránulos se puede mejorar
adicionalmente redondeándolos antes o después del secado, lo que les
confiere una mayor resistencia al impacto (y, en consecuencia, una
tendencia reducida a formar polvos) y una mayor capacidad de
flujo.
\newpage
Los gránulos se pueden obtener en rendimientos
muy elevados (por ejemplo, en un exceso de 95%), y el procedimiento
se puede hacer funcionar fácilmente de forma continua y, si resulta
adecuado, automatizada.
Los gránulos secos tamizados están relativamente
libres de polvo y partículas finas, lo que no ocurre con gránulos
aglomerados y secados por pulverización. Los gránulos extruidos
tienen una baja tendencia a la formación de polvo, son robustos y
exhiben unas buenas y controlables propiedades de fluidez y
manejo.
Los gránulos extruidos según la presente
invención presentan una mayor resistencia al impacto que los
gránulos aglomerados cuando se les confiere una capacidad similar de
redispersarse en la aplicación final, por ejemplo en hormigón. Visto
de otro modo, los gránulos extruidos con unas propiedades de
redispersión similares a los gránulos aglomerados presentan una
mayor resistencia al impacto. Así, en general, las propiedades de
redispersión y resistencia al impacto de los gránulos extruidos son
superiores a las de los gránulos secados por pulverización.
La cantidad de aglutinante/tensoactivo utilizada
puede ser muy baja y, de hecho, es posible prescindir completamente
de dichos aditivos, lo que resulta extremadamente ventajoso para los
pigmentos utilizados en las industrias de recubrimientos húmedos o
secos (por ejemplo, pintura), en las que dichos aditivos son muy
desventajosos. Esto constituye una clara ventaja sobre los gránulos
secados por pulverización y aglomerados, en los que se requieren
niveles elevados de aglutinantes y/o tensoactivos.
Las fuerzas de cizalladura ejercidas y el aporte
de energía mecánica para la formación de los gránulos (y, en
consecuencia, la compactación ejercida sobre el pigmento durante
dicha formación de los gránulos) se puede ajustar:
- -
- cambiando el tamaño de orificio de extrusión (cuanto mayor es el diámetro, menor es la cizalladura)
- -
- cambiando la velocidad de extrusión, por ejemplo la velocidad de la hoja/rodillo de barrido o del tornillo de avance (cuanto menor es la velocidad, menor es la cizalladura).
\vskip1.000000\baselineskip
La compactación ejercida sobre el pigmento
durante la formación de los gránulos proporcionada por la fuerza de
cizalladura y el aporte de energía mecánica durante la extrusión
determinará la redispersión de los gránulos y las propiedades de
resistencia y, en consecuencia, ajustando adecuadamente estos
parámetros durante la preparación de los gránulos extruidos, se
pueden ajustar las propiedades de los gránulos para que se adecuen a
la aplicación final deseada. Por ejemplo, en aplicaciones en las
que la redistribución no es un problema, se pueden utilizar fuerzas
de cizalladura elevadas durante la preparación, lo que comporta que
los gránulos tengan elevadas resistencias al impacto y una baja
propensión a formar polvos durante su almacenamiento y manejo. Sin
embargo, en los casos en los que se requieren propiedades de fácil
redistribución, se deben utilizar bajas fuerzas de cizalladura,
aunque esto también hará que los gránulos sean menos
resistentes.
\vskip1.000000\baselineskip
A continuación, la presente invención se ilustra
mediante una serie de ejemplos no limitativos. En dichos ejemplos,
los porcentajes indicados son porcentajes en peso en base al peso de
pigmento utilizado.
En los presentes ejemplos, los gránulos se
sometieron a diversos ensayos, todos ellos llevados a cabo del mismo
modo:
\vskip1.000000\baselineskip
Los gránulos se tamizaron y el porcentaje de
gránulos producido con un diámetro comprendido dentro del intervalo
0,5-2,4 mm se midió junto con el porcentaje de
gránulos demasiado grandes, con un diámetro mayor de 2,4 mm.
\vskip1.000000\baselineskip
Se midió el tiempo invertido por 100 g de
gránulos para fluir a través de un embudo con un diámetro de
abertura de 15 mm desde un inicio estático.
\vskip1.000000\baselineskip
Una muestra de gránulos se tamizó a efectos de
eliminar partículas finas (que son, excepto cuando se especifique lo
contrario, < 0,5 mm), y a continuación se dejaron caer dichos
gránulos desde una altura de 750 mm sobre una placa de acero
inclinada con un ángulo de 45 grados. A continuación, la muestra
dejada caer se tamiza nuevamente y las partículas finas (< 0,5
mm) generadas por la caída se expresan como porcentaje del peso
total de la muestra. En consecuencia, cuanto menor es la cifra de
generación de partículas finas, mayor es la resistencia de impacto
gránulo/gránulo.
\vskip1.000000\baselineskip
Se midió el cambio de color mostrado por un
ladrillo de hormigón preparado utilizando el pigmento granular en
comparación con un ladrillo estándar preparado utilizando el
pigmento original en polvo. La Delta E objetivo debe ser menor de
2.
\vskip1.000000\baselineskip
La densidad de carga de los gránulos se mide
tomando un volumen conocido de gránulos en una botella y pesando
dicha botella. El peso de la botella se sustrae y, a continuación,
se puede calcular la densidad de carga expresada en g/cm^{3}.
\vskip1.000000\baselineskip
Una muestra pesada de material se agita a una
velocidad fija en agua durante un período fijo, por ejemplo 3 g en
225 cm^{3} de agua agitados durante 5 min utilizando un mezclador
de laboratorio de turbina de hojas rectas de 50 mm a 1.720 rpm
(velocidad de punta 4,5 m/s). A continuación, la suspensión
resultante se tamiza en húmedo a través de un tamiz de 63 micrones,
y el residuo retenido se seca, se pesa y se expresa como porcentaje
del peso inicial de la muestra. Cuanto menor es la cifra de residuo,
más fácilmente se dispersará el material en la aplicación final.
\vskip1.000000\baselineskip
Se dispuso un equipo de ensayo utilizando una
placa perforada con orificios de 4 mm. Se comprimió pasta de
pigmento a través de los orificios utilizando un rodillo de mano,
recogiéndose los gránulos extruidos en un plato situado debajo de
dicha placa perforada. A continuación, estos gránulos extruidos se
secaron en un horno de laboratorio.
La pasta de pigmento se preparó introduciendo
pigmento de óxido de hierro en un recipiente de 0,5 l y mezclándolo
con ceniza de sosa a efectos de ajustar el pH (se utilizó 0,8% de
ceniza de sosa para los óxidos de hierro amarillo y rojo, y 0,4%
para el óxido de hierro negro). El pigmento de óxido de hierro
amarillo fue YB3100, el rojo fue RB2500 y el negro fue BK5500.
Se disolvió Ultrazine NA (lignosulfonato de
sodio) en una pequeña cantidad de agua como aglutinante y
tensoactivo. También se añadió a este agua algo de dispersante,
Dispex N40, que a continuación se incorporó al pigmento. Se añadió
más agua hasta formar una masa de pigmento maleable, adecuada para
la extrusión.
\vskip1.000000\baselineskip
Prueba 1 - aglutinante 2%;
dispersante 3%; agua
33%
La pasta tenía tendencia a producir gránulos
fibrosos, pero en general se extruyó bien. La superficie de los
gránulos estaba demasiado húmeda y las tiras extruidas se
refundieron fácilmente de nuevo como una masa. Los gránulos secos
eran extremadamente duros, con una superficie muy brillante.
\vskip1.000000\baselineskip
Prueba 2 - aglutinante 0,75%;
dispersante 1,5%; agua
36%
La pasta continuaba teniendo tendencia a
producir gránulos fibrosos, y los gránulos extruidos presentaban una
superficie húmeda, produciéndose cierta refundición. Los gránulos
secos eran duros.
\vskip1.000000\baselineskip
Prueba 3 - aglutinante 0,25%;
dispersante 0%; agua
40%
La pasta ya no produjo gránulos fibrosos y la
superficie de los gránulos extruidos estaba bastante seca. Los
gránulos secos aparecían muy blandos.
\vskip1.000000\baselineskip
Prueba 4 - aglutinante 0,75%;
dispersante 0,5%; agua
38%
Buena masa, que se extruía bien. Los gránulos
secos tenían un aspecto estable y razonablemente duro. La prueba 4
produjo el resultado más satisfactorio. Los gránulos se dispersaban
fácilmente bajo el chorro de agua.
\vskip1.000000\baselineskip
Prueba 5 - aglutinante 0%;
dispersante 0,5%; agua
46%
Buena masa, que se extruía bien. La superficie
de los gránulos secos era muy rugosa y fracturada. Aunque los
gránulos mantenían bien su forma, se desintegraban con bastante
facilidad y a la vez se juzgaron demasiado blandos.
\vskip1.000000\baselineskip
- aglutinante 0,75%; dispersante 0,5%; agua
23%
Los gránulos tenían muy buen aspecto.
\vskip1.000000\baselineskip
- aglutinante 0,75%; dispersante 0,5%; agua
20,5%
La pasta produjo gránulos ligeramente fibrosos y
fue difícil de comprimir a través de la placa de la extrusionadora.
Se apreció cierta humedad superficial en los gránulos. Los gránulos
aparecían duros, pero presentaban un acabado de brillo satinado.
Los gránulos de las diversas pruebas se
sometieron a los siguientes ensayos:
\vskip1.000000\baselineskip
- Prueba 4
- 2,1% - (buena resistencia al impacto)
- Prueba 5
- 5,8%
\vskip1.000000\baselineskip
- Prueba 1
- 41%
- Prueba 2
- 30%
- Prueba 3
- 30%
- Prueba 4
- 30%
- Prueba 5
- 6%
\vskip1.000000\baselineskip
- Ensayo de dispersión
- 63%
\vskip1.000000\baselineskip
- Ensayo de dispersión
- 67%
\vskip1.000000\baselineskip
Parece ser un procedimiento relativamente
sencillo el que produce gránulos de óxido de hierro extruidos,
siempre y cuando la cantidad de aditivos (agua, dispersante y
aglutinante) estén optimizados. La cantidad de aditivos es baja en
comparación con los procesos de granulación.
El nivel de adición de agua parece ser crítico a
efectos de alcanzar la textura adecuada de masa para la extrusión y,
en consecuencia, para obtener gránulos estables, minimizar la
refundición de los gránulos extruidos y proporcionar gránulos cortos
discretos más que tiras largas, pero esto se puede optimizar
mediante un simple método de ensayo y error.
Se llevaron a cabo ensayos para producir
gránulos extruidos de pigmentos de óxido de hierro de 2 mm de
diámetro utilizando una extrusionadora comercial de cesta.
Se mezclaron respectivamente 2,5 kg de óxido de
hierro amarillo, rojo y negro (YB3100, RB2500 y BK5500,
respectivamente) con ceniza de sosa a efectos de ajustar el pH y, a
continuación, con agua, Ultrazine NA (lignosulfonato de sodio como
aglutinante) y Suparex DPCCOO2 (como dispersante) en las cantidades
indicadas en la tabla 1. La masa resultante se extruyó utilizando
una extrusionadora de cesta comercialmente disponible, que se puede
obtener por ejemplo a través de Russell Finex Ltd, a efectos de
producir gránulos con un diámetro de 2 mm. La tabla 1 también indica
resultados de los ensayos llevados a cabo en dichos gránulos:
\vskip1.000000\baselineskip
Los gránulos de óxido de hierro extruidos de 2
mm producidos en la extrusionadora de cesta mostraron buenas
propiedades de resistencia y de flujo, pero obtuvieron pobres
resultados en el ensayo de dispersión, muy por encima del nivel del
50%. Este último problema se ilustró mediante un ladrillo preparado
con los gránulos rojos, que mostraba un gran cambio de color en
comparación con el ladrillo de control en polvo con el Delta E, muy
por encima del límite esperado de 2: además, eran visibles puntos
rojos en el ladrillo.
\vskip1.000000\baselineskip
Se llevaron a cabo una serie de experimentos
para optimizar los gránulos extruidos de pigmentos de óxido de
hierro para su propiedad de dispersión de aplicación final.
Se dispuso el mismo equipo de ensayo utilizado
en el ejemplo 1, aunque se utilizó una placa perforada con orificios
de 3 mm. La pasta de pigmentos se comprimió a través de los
orificios utilizando un rodillo de mano, recogiendo los gránulos
extruidos en un plato situado debajo de la placa perforada. A
continuación, estos gránulos extruidos se secaron en un horno de
laboratorio.
Se mezclaron óxidos de hierro en polvo (óxido de
hierro amarillo YB3100; óxido de hierro rojo RB2500; óxido de hierro
negro BK5500) con ceniza de sosa a efectos de ajustar el pH.
Se utilizó agua y los siguientes dispersantes y
agentes humectantes a efectos de formar la masa de extrusión en las
cantidades indicadas en la tabla 2:
Dispersantes:
- Dispex N40 (Dis)
- Suparex DPCCOO2 (Sup)
- Narlex LD3 1 (Nar)
\vskip1.000000\baselineskip
Agentes humectantes:
- Ethylan BCP (Et1)
- Surfinol 104-S (Sur)
- Arylan SY30 (Ary)
- Ethylan BCD 42 (Et2)
- Lankropol K02 (Lan)
Los gránulos se sometieron a ensayos de goteo y
ensayos de dispersión, cuyos resultados se indican en las tablas 2,
3 y 4:
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Los gránulos amarillos muestran un aumento en la
resistencia y una dispersión menos favorable a medida que aumenta la
adición de dispersante. Sin embargo, a 1% de Dispex y 0,5% de
Suparex, la propiedad de dispersión mejora hasta un valor cercano a
dispersión de gránulo virgen, pero la resistencia del gránulo es
mayor. Una pequeña adición de agente humectante puede mejorar
adicionalmente la dispersión, tal como con 0,5% de Suparex más 250
ppm de Lankropol K02, Ethylan BCD 42 o Arylan SY30, dando este
último el mejor resultado.
Se comprobó que la adición única de 250 ppm de
Arylan SY30 daba el mejor resultado global para un gránulo de 3 mm
con una buena resistencia de gránulo y muy buena redispersión.
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Menos mejoras alcanzadas en el resultado de
dispersión virgen más alto, aunque 0,5% Suparex más 250 ppm Arylan
SY30 produjo la misma dispersión con un gránulo más resistente. La
adición única de 250 ppm de Arylan SY30 proporcionaba cierta mejora
de la redispersión, pero a expensas de cierta resistencia de
gránulo.
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Un 0,5% Suparex más 250 ppm Arylan SY30
proporcionó una mejora definida de la redispersión, con cierta
mejora en la resistencia de gránulo, pero el aumento de este nivel
de Arylan desde 250 ppm hasta 750 ppm produjo un resultado de
dispersión menos favorable. Parece existir un nivel óptimo definido
de adición de agente humectante. Similarmente, la adición única de
250 ppm de Arylan dio lugar a un resultado de dispersión muy
mejorado, que se deterioró para un nivel de 2.500 ppm.
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Los gránulos extruidos de pigmentos de óxido de
hierro de 2 mm de diámetro se prepararon utilizando una
extrusionadora de cesta comercial y utilizando agentes humectantes a
efectos de mejorar la dispersión de gránulo.
Se utilizó la misma extrusionadora de cesta que
en el ejemplo 2.
Se premezclaron 2,5 kg de óxido de hierro
amarillo o 3,5 kg peróxido de hierro rojo o negro (YB3100, RB2500 y
BK5500, respectivamente) con ceniza de sosa a efectos de ajustar el
pH en un mezclador de hoja sigma, y agua más aditivos aplicados a
efectos de obtener una mezcla comprimible adecuada como suministro
para la extrusionadora de cesta. Los gránulos extruidos se secaron
en un secador de lecho fluidizado para su posterior análisis. El
dispersante utilizado fue Suparex DPCCOO2 y el agente humectante fue
Arylan SY30. Un segundo agente humectante Arylan 5BC25 también se
examinó sobre gránulos rojos y negros. Los resultados se indican en
la tabla 5:
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- Amarillo
- 1,34
- Rojo
- 1,29
- Negro
- 1,63
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Los gránulos de óxido de hierro extruidos de 2
mm producidos en la extrusionadora de cesta utilizando 250 ppm de
agente humectante Arylan SY30 mostraron una buena resistencia y
buenas propiedades de flujo, así como una buena mejora en los
resultados de ensayo de dispersión. Esta mejora se reflejó en los
colores de los ladrillos, que exhibieron todos ellos una Delta E
menor de 2 cuando se compararon con un ladrillo de control en
polvo.
La extrusionadora de cesta con orificios de 2 mm
había ejercido más cizalladura sobre el material que el equipo de
ensayo manual con orificios de 3 mm (ejemplo 3). Por ello, para los
mismos aditivos y niveles de aditivo, se había producido una
disminución en la propiedad de dispersión y un aumento en la
resistencia de gránulo.
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Se investigaron diversos agentes humectantes
alternativos en gránulos de óxido de hierro extruidos de 3 mm
producidos en laboratorio de cara a la dispersión en la aplicación
final.
Se utilizó el mismo equipo de ensayo que en el
ejemplo 3, con una placa perforada con orificios de 3 mm. Se
comprimió pasta de pigmento a través de los orificios utilizando un
rodillo de mano, recogiéndose los gránulos extruidos en un plato
situado debajo de la placa perforada. A continuación, estos gránulos
extruidos se secaron en un horno de laboratorio.
Se mezclaron óxido de hierro rojo o negro
(RB2500 y BK5500, respectivamente) con ceniza de sosa a efectos de
ajustar el pH, y agua y agentes humectantes (en las cantidades
indicadas en la tabla 6) aplicados a efectos de obtener una mezcla
comprimible.
Los agentes humectantes ensayados fueron:
Monolan PC
Ethylan GEO8
Ethylan CPG660
Arylan SBC2S
Mezcla de Arylan SY30/Monolan PC (MaR)
\newpage
Se analizó la resistencia al goteo y la
dispersión en los gránulos, y los resultados se indican en la tabla
6:
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\vskip1.000000\baselineskip
El Monolan PC (un copolímero de óxido de
etileno-óxido de propileno basado en glicerol) a 250 ppm proporcionó
un comportamiento de dispersión en gránulos extruidos de óxido de
hierro negro similar al comportamiento con Arylan SY30 (un
alquilbencensulfonato de sodio). A 1.000 ppm, el comportamiento de
dispersión fue menos favorable.
El Monolan PC proporcionó cierta mejora en los
gránulos extruidos de óxido de hierro rojo en comparación con el
Arylan SY30, pero a expensas de cierta resistencia de gránulo.
El Monolan PC es un tensoactivo no iónico,
mientras que el Arylan SY30 es aniónico.
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Se llevaron a cabo ensayos de goteo y de
dispersión a efectos de comparar gránulos extruidos de pigmentos de
óxido de hierro preparados según la presente invención con productos
de gránulos secados por pulverización y aglomerados disponibles
comercialmente. También se midió la densidad de carga de los
gránulos.
SD = gránulos secados por pulverización
BR = gránulos aglomerados
EG = gránulos extruidos
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Además, mientras que los ejemplos específicos se
refieren a aglutinantes y/o tensoactivos con el agente activo tal
como se ha descrito, otros aglutinantes y tensoactivos se pueden
también anticipar dentro del alcance de la presente invención. Y,
en términos más generales, la invención incluye la utilización de
aglutinantes y/o tensoactivos que comprenden, por lo menos, un
material seleccionado de entre el grupo constituido por estearatos,
acetatos, alquilfenoles, materiales celulósicos, ligninas,
acrílicos, epoxis, uretanos, sulfatos, fosfatos, condensados de
formaldehído, silicatos, silanos, siloxanos y titanatos.
Claims (17)
1. Procedimiento para la preparación de gránulos
de pigmento de flujo libre y baja generación de polvo, consistiendo
dicho pigmento en óxidos de hierro y/o óxidos de cromo en polvo,
comprendiendo dicho procedimiento
- (i)
- mezclar dicho pigmento en polvo con agua, formando dicha mezcla una mezcla con una consistencia de tipo masa;
- (ii)
- opcionalmente, añadir a la mezcla obtenida en la etapa (i), por lo menos, uno de entre un aglutinante y un tensoactivo;
- (iii)
- extruir la mezcla obtenida en la etapa (i) o en la etapa (ii), por lo menos, a través de una matriz, compactando de este modo asimismo la mezcla para formar gránulos extruidos; y
- (iv)
- secar los gránulos extruidos, de tal modo que el contenido final en agua de dichos gránulos sea inferior al 5% en peso.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que no se añade aglutinante ni tensoactivo a la mezcla.
3. Procedimiento según la reivindicación 1, en
el que, por lo menos, uno de entre un aglutinante y un tensoactivo
se añade a la mezcla y el peso de dicho aglutinante y/o tensoactivo
está comprendido entre 0,001 y 10% en peso en base al pigmento.
4. Procedimiento según la reivindicación 3, en
el que se añade a la mezcla un aglutinante con propiedades
tensoactivas.
5. Procedimiento según la reivindicación 3 ó 4,
en el que el aglutinante y/o agente activo de superficie comprende,
por lo menos, un material seleccionado de entre el grupo constituido
por estearatos, acetatos, alquilfenoles, materiales celulósicos,
ligninas, acrílicos, epoxis, uretanos, sulfatos, fosfatos,
condensados de formaldehído, silicatos, silanos, siloxanos,
titanatos, o mezclas de los mismos.
6. Procedimiento según la reivindicación 3 ó 4,
en el que el aglutinante y/o agente activo de superficie comprende,
por lo menos, un material seleccionado de entre el grupo constituido
por sulfonato de lignina, poliacrilatos, una sal de condensado de
sulfonato de naftaleno formaldehído que contiene policarboxilato,
una sal de cola de colofonia, una sal de colofonia dismutada, diol
acetilénico sobre óxido no metálico, alquilbencensulfonato de sodio,
condensados de nonilfenol-óxido de etileno, copolímeros de óxido de
etileno-óxido de propileno basados en glicerol y sulfosuccinatos de
dioctilo.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, en
el que el aglutinante y/o agente activo de superficie comprende, por
lo menos, un material seleccionado de entre el grupo constituido por
sulfonato de lignina, una sal de condensado de sulfonato de
naftaleno formaldehído que contiene policarboxilato, una sal de cola
de colofonia, una sal de colofonia dismutada, diol acetilénico sobre
óxido no metálico, alquilbencensulfonato de sodio, condensados de
nonilfenol-óxido de etileno, copolímeros de óxido de etileno-óxido
de propileno basados en glicerol y sulfosuccinatos de dioctilo.
8. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que los gránulos extruidos tienen
un diámetro comprendido entre 0,1 y 20 mm.
9. Procedimiento según la reivindicación 8, en
el que los gránulos extruidos tienen un diámetro comprendido entre
0,2 y 10 mm.
10. Procedimiento según la reivindicación 9, en
el que los gránulos extruidos tienen un diámetro comprendido entre
0,5 y 4 mm.
11. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que los gránulos extruidos se
redondean mediante una etapa de procesamiento adicional antes del
secado.
12. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 10, en el que los gránulos extruidos no se
redondean antes del secado.
13. Procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones anteriores, en el que los gránulos extruidos secos
se tamizan para eliminar las fracciones demasiado pequeñas y
demasiado grandes.
14. Procedimiento según la reivindicación 13, en
el que las fracciones demasiado pequeñas y demasiado grandes
eliminadas por tamizado se incorporan a la mezcla y se extruyen
nuevamente.
15. Procedimiento según la reivindicación 14, en
el que los gránulos contenidos en la fracción demasiado grande
eliminada por tamizado se trituran mecánicamente.
16. Gránulos de pigmento compactados que se
pueden obtener mediante un procedimiento según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 15.
17. Utilización de gránulos de pigmento
compactados según la reivindicación 16, para colorear cemento u
hormigón.
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