ES2603608T3 - Modificador de reología para esmaltes cerámicos - Google Patents

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Abstract

Modificador de reología para esmaltes cerámicos que comprende: a) de 15 a 80% en peso de una arcilla granulada hinchable en agua con más de 90% en peso de las partículas con un tamaño comprendido entre 0,15 y 3 mm; b) de 10 a 85% en peso de carboximetilcelulosa; c) de 0 a 50% en peso de otra goma natural; siempre y cuando la suma de a) y b) representa al menos un 40% en peso del modificador de reología y la suma de a), b) y c) representa al menos un 85% en peso del modificador de reología.

Description

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DESCRIPCION
Modificador de reologia para esmaltes ceramicos
CAMPO DE LA INVENCION
La presente invencion se refiere con un modificador de reologfa para esmaltes ceramicos que comprende una arcilla granulada hinchable en agua, carboximetilcelulosa y posiblemente otra goma natural.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
La mayona de los productos convencionales fabricados en ceramica, como azulejos y el equipamiento sanitario, estan hechos de un cuerpo ceramico que confiere una forma y propiedades mecanicas al objeto; el cuerpo ceramico tiene generalmente cierta porosidad y deficientes calidades esteticas.
El cuerpo ceramico, el cual se define "crudo" o, alternativamente, "cocido", si se cuece previamente, entonces se reviste normalmente con una capa de ceramica, llamada esmalte ceramico; el esmalte ceramico es sinterizado mediante coccion, de tal manera que se obtienen cualidades esteticas de superficie adecuadas y, por otro lado, se convierte en una barrera a prueba de fluidos, de hecho, despues de la coccion, el esmalte ceramico tiene generalmente cero porosidad y es en general resistente a la abrasion y al ataque de agentes qmmicos tales como acidos, bases y colorantes.
El esmalte se puede aplicar pulverizando una mezcla seca sobre la superficie del cuerpo ceramico o al aplicar sobre la superficie del cuerpo ceramico un esmalte disperso / suspendido en un vetuculo oportuno. Los esmaltes ceramicos lfquidos convencionales son suspensiones de varios minerales en polvo y oxidos metalicos que pueden ser aplicados por inmersion directa de las piezas en el esmalte, vertiendo el esmalte sobre la pieza, rociandolo sobre la pieza con un aerografo o una herramienta semejante, con un cepillo o con cualquier herramienta que logre el efecto deseado.
Los esmaltes ceramicos lfquidos, tambien llamados lechadas de esmalte, contienen por lo general sflice dispersa en agua para formar vidrio, tambien en forma de frita (componente vftreo precocido); en combinacion con una mezcla de oxidos metalicos, generalmente en forma de minerales naturales pre tratados, tales como oxidos de sodio, potasio y calcio que actuan como un flujo y permiten que el esmalte se funda a una temperatura particular; alumina para endurecer el esmalte y evitar que se escurra de la pieza; pigmentos ceramicos como: bioxido de manganeso 325 utilizado para oscurecer muchos colores diferentes; carbonato de cobre utilizado en colores rojos, verdes y azules; oxido de cobalto y carbonato de cobalto utilizado para pigmentos azules brillantes; y oxido de cromo utilizado para los rosas, rojos y verdes.
Debido a que la mayor parte de los ingredientes citados anteriormente son ingredientes pesados y con el fin de obtener un revestimiento apropiado antes y despues de la coccion, es necesario agregar por lo menos un modificador de reologfa en los esmaltes ceramicos lfquidos que ayudaran a mantener el lote de esmalte crudo en suspension y controlar sus propiedades de flujo.
Un modificador de reologfa es un aditivo que permite regular oportunamente parametros diferentes del esmalte como: propiedades de viscosidad, pseudo-plasticidad, tixotropfa, aglutinacion y retencion de agua, como es bien conocido por los expertos en la materia. Modificadores reologicos habituales son los agentes de suspension y agentes espesantes.
Los agentes de suspension mejoran la estabilidad y la fluxibilidad de la dispersion y tambien permiten la incorporacion de un mayor porcentaje de solidos suspendidos en la dispersion. Las arcillas hinchables en agua estan entre los agentes de suspension preferidos. Ejemplos de estas arcillas son bentonita, montmorillonita, caolinita, hectorita, atapulgita, esmectita y otros. La arcilla mas popular es bentonita estandar, que puede contener una pequena cantidad de hierro. Otra arcilla util es la hectorita, que es muy plastica y libre de hierro y pertenece a la familia de los minerales de esmectita. Se vende con diversos nombres comerciales, incluyendo Bentone®, Hectabright®, Macaloid® y VeeGum®. Tambien se pueden usar esmectitas sinteticas para el mismo proposito.
Agentes espesantes que tienen propiedades de union, formadores de pelfcula, de suspension y retencion de agua, se dan en la naturaleza o gomas polimericas hidrosolubles derivadas sinteticamente, como goma de xantano, alginatos, goma arabiga y goma de tragacanto. Se pueden usar gomas de eter de celulosa modificadas, como
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hidroxietilcelulosa, metilcelulosa, metilhidroxipropilcelulosa y carboximetilcelulosa de sodio. Tambien son utiles los poKmeros sinteticos como Carbopol® (un poUmero a base de acido acnlico de peso molecular elevado) y polivinil pirrolidona y su copoKmeros. Los polfmeros sinteticos, debido a su mayor tendencia a causar una gelificacion indeseable de la dispersion, son menos preferidos que las gomas naturales.
Incluso si se pueden utilizar agentes espesantes solos en los esmaltes, generalmente se utilizan en combinacion con los agentes de suspension ya actuan sinergicamente para mejorar las caractensticas de reologfa de los esmaltes.
Desafortunadamente, los modificadores de reologfa y, especialmente las arcillas hinchables en agua, son a menudo diffciles de disolver en la lechada espesa del esmalte y, si no se agitan lo suficiente y/o con una mezcladora de alta potencia cortante, pueden crear grumos o agregados en la lechada de esmalte. Este problema puede ser resuelto al:
• pre-disolver el modificador de reologfa en agua y dejar madurar esta solucion durante horas (hasta 24 horas),
• aplicar un prolongado tiempo de mezclado a la lechada de esmalte,
• utilizar mezcladoras muy eficientes.
Todas estas soluciones reducen la productividad y aumentan el costo y la complejidad del proceso.
Despues de la preparacion, la lechada de esmalte se tamiza a fin de eliminar impurezas y agregados residuales. Si no estan completamente disueltos, los trozos o agregados del modificador de reologfa pueden aumentar considerablemente el tiempo necesario para el tamizado.
Ademas, una disolucion parcial del modificador de reologfa puede requerir una correccion prolongada de la viscosidad de la lechada de esmalte o, si no se corrige, puede causar graves defectos de acristalamiento en los productos finales, como problemas de nivelacion, escurrimiento o goteo, que son bien conocidos por los expertos en la materia.
Sorprendentemente se ha encontrado que por lo menos una arcilla granulada hinchable, por lo menos una carboximetilcelulosa (CMC) y, opcionalmente otra goma natural pueden ser formuladas convenientemente para conseguir un modificador de reologfa de rapida disolucion que puede ser agregado opcionalmente en forma de polvo a la lechada de esmalte, evitando el prolongado paso de pre-disolucion y reduce al mismo tiempo apreciablemente la formacion de trozos. Ademas este modificador de reologfa imparte un muy buen comportamiento reologico al esmalte, evitando problemas de goteo o manchado y tiene una gran accion de aglutinacion que evita el deslizamiento y liberacion del esmalte seco antes de la coccion.
En la tecnica anterior, el documento US 5,266,538 trata de suspensiones de arcillas hinchables en agua en los que la arcilla esta posiblemente granulada con una sal; segun el ejemplo 6 del documento US 5,266,538 la sal se disuelve mas rapido que la arcilla se dispersa.
Con la expresion "arcillas granuladas hinchables en agua" nos referimos a arcillas en forma de polvo que son capaces de adsorber agua y que se han sometido a un proceso de granulacion.
Por goma natural se pretende decir goma de polfmero natural hidrosoluble, generalmente polisacaridos extrafdos de vegetales o algas o de biopolfmeros. Tambien se incluyen en esta definicion las gomas naturales qmmicamente o ffsicamente modificadas.
En el presente texto, por "esmalte ceramico" se pretende referir a la mezcla de materia prima que se utiliza para producir la capa ceramica sintetizada utilizada para recubrir cuerpos ceramicos.
En el campo de la ceramica, el documento EP 0368507 describe un esmalte ceramico de color que contiene una arcilla de esmectita no granulada hinchable en agua como agente de suspension y una goma natural, por ejemplo carboximetilcelulosa, como agente espesante.
El documento WO 93/08230 da a conocer un modificador de reologfa para composiciones de electrolito que contiene que comprende una arcilla y carboximetilcelulosa hinchable en agua no granulado.
Por lo que sabe el solicitante de esta patente, una mezcla de una arcilla granulada hinchable en agua y carboximetilcelulosa no ha sido descrita en la literatura como modificador de reologfa para esmalte ceramico.
DESCRIPCION DE LA INVENCION
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Es por lo tanto un objeto fundamental de la presente invencion un modificador de reolog^a para esmaltes ceramicos que comprende:
a) de 15 a 80% en peso de por lo menos una arcilla granulada hinchable en agua con mas de 90% en peso de las partfculas con un tamano comprendido entre 0,15 y 3 mm;
b) de 10 a 85% en peso de por lo menos una carboximetilcelulosa (CMC);
c) de 0 a 50% en peso de otra goma natural; siempre que la suma de a) y b) represente por lo menos 40% en peso del modificador de reologfa y la suma de a), b) y c) represente por lo menos 85% en peso del modificador de reologfa.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
Preferiblemente el modificador de reologfa de la invencion comprende:
a) de 30 a 70% en peso de par lo menos una arcilla granulada hinchable en agua con mas de 90% en peso de las partfculas con un tamano comprendido entre 0,15 y 3 mm;
b) de 30 a 70% en peso de por lo menos una carboximetilcelulosa;
c) de 0 a 20% en peso de al menos otra goma natural;
Las arcillas granuladas hinchables en agua a) se pueden obtener por metodos de granulacion y equipos de sus comun en este campo y conocidos por los expertos en la materia; en particular, una arcilla hinchable en agua en forma de polvo se puede granular por medio de un aparato de lecho fluxible, de rodillo o de secado por aspersion. Preferiblemente, la granulacion de la arcilla hinchable en agua en forma de polvo segun la invencion se realiza por medio de un aparato de granulacion por laminacion.
La arcilla hinchable en agua utilizable para la preparacion de la arcilla granulada hinchable en agua puede ser escogida entre las arcilla hinchables en agua comunmente utilizadas en el campo de la ceramica y conocido por los expertos en la materia. Como un ejemplo, la arcilla hinchable en agua puede ser bentonita, montmorillonita, caolinita, hectorita, atapulgita y esmectita o sus mezclas.
El tamano de partfcula preferido de la arcilla hinchable en agua utilizada para la preparacion de las partfculas granulares esta en la escala de entre 0,05 y 150 micras; mas preferiblemente 90% en peso de la arcilla de partida esta por debajo de 75 micras y maximo 10% en peso esta por debajo de 10 micras.
Todos los metodos de granulacion mencionados requieren como un auxiliar de proceso la presencia de un aglutinante organico o inorganico temporal. Ejemplos de aglutinantes organicos temporales son las gomas naturales, eteres de celulosa, pegamentos de almidon y dextrina, alcoholes polimerizados, poliacrilatos, alcohol polivinilico, acetato de polivinilo, polietilenglicol y ceras. Otros aglutinantes organicos se pueden utilizar sin cambiar el alcance de la invencion. Los aglutinantes organicos preferidos son eteres de celulosa. Por lo general de 0,1 a 7% en peso del aglutinante organico se utiliza en peso en el producto granulado. Ejemplos de aglutinantes inorganicos temporales son silicatos de sodio (vidrio tipo vasa).
El aglutinante temporal se anade en forma lfquida, ya sea porque el aglutinante es un lfquido, o porque el aglutinante se disuelve en un solvente oportuno, coma agua. El aglutinante organico liquido se combina con la arcilla preferiblemente al rociar el lfquido en los polvos, pero otros metodos comunes para combinar los materiales en late crudos tambien pueden utilizarse. El exceso de lfquido se puede eliminar mediante secado en una secadora, coma una secadora de lecho fluido, o mediante secado par aspersion. Al final del proceso las arcillas granuladas contienen de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 7,0% en peso de aglutinante.
La granulacion normalmente se realiza para generar partfculas casi esfericas de un diametro en la escala de aproximadamente 0,15 y aproximadamente 3 mm, preferiblemente desde aproximadamente 0,2 mm a alrededor de 1 mm.
Las partfculas granulares que son mas grandes que el tamano deseado se pueden separar por tamizado, fragmentandolas en partfculas mas pequenas o devolviendolas al proceso de granulacion.
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La carboximetilcelulosa b) adecuada para la realizacion de la presente invencion puede escogerse de entre aquellas comunmente utilizadas en el campo de la ceramica y conocidas por los expertos en la tecnica. La carboximetilcelulosa preferida para la realizacion de la presente invencion tiene un grado de sustitucion comprendido entre 0,5 y 1.5, mas preferiblemente entre 0,6 y 1,2. Preferiblemente su viscosidad Brookfield LVT®, al 2% en peso en agua, 60 rpm y 2o°C, es desde 50 a 3O,o0o mPa*s, mas preferiblemente desde 1,000 a 15,000 mPa*s.
La carboximetilcelulosa util para la realizacion de la presente invencion puede ser celulosa carboximetilcelulosa tecnica o purificada. Ventajosamente, la carboximetilcelulosa (CMC) es una CMC de grado purificado que tiene un porcentaje de sustancia activa por encima de 95% en peso en la materia seca y un contenido de agua de aproximadamente 2-10% en peso.
En una realizacion preferente la carboximetilcelulosa tiene mas de 90% en peso de las partfculas con un tamano comprendido entre 0,05 mm y 2,0 mm o ha sido sujeto a un proceso de granulacion.
En otra realizacion preferente la carboximetilcelulosa es una CMC altamente dispersable. Esta CMC se trata con un agente de entrelazado reversible, como glioxal, para reducir la velocidad de hidratacion, y al mismo tiempo, incrementar su dispesabilidad.
Se pueden incorporar una variedad de gomas naturales como componente c) en el modificador de reologfa de la invencion. Las gomas naturales adecuadas incluyen, pero no se limitan a: derivados de celulosa diferentes de CMC, almidon y derivados de almidon, goma guar y derivados de goma guar, goma de xantano, goma arabiga, goma de tragacanto o sus mezclas.
El modificador de reologfa divulgado puede comprender hasta 15% en peso de uno o mas aditivos seleccionados de conservadores, biocidas, agentes secuestrantes, antiespumantes, dispersantes, aglutinantes, defloculantes, coagulantes y agentes de nivelacion.
Los esmaltes ceramicos pueden contener de 0,2 a 1% en peso del modificador de reologfa de la invencion.
Todos los esmaltes utilizados comunmente en la industria ceramica y bien conocidos por los expertos en la materia pueden prepararse utilizando el modificador de reologfa de la invencion. Varios ejemplos de formulaciones de esmalte ceramico se pueden encontrar en la literatura, como en: Fortuna D., "Sanitaryware", Gruppo Editorials Faenza Editrice, p. 61-64 (2000) y Stefanov S. y Batscharow S., "Ceramic Glazes", Bauverlag GmbH (1989).
Como ya se ha mencionado, los componentes tfpicos de esmaltes ceramicos son sflice, flujos, pigmentos de aluminio y ceramicos.
La sflice y la alumina pueden se pueden anadir a los esmaltes por adicion de minerales, como: cuarzo, sflex, arcilla de bola, caolm, feldespatos o mezclas de los mismos. La sflice tambien puede ser anadida al esmalte en forma de frita, el termino frita refiriendose a ese material granulado o particulado que se obtiene cuando se vierte vidrio fundido en agua fria. Las fritas son normalmente mezclas de varios materiales minerales que contienen entre otros sflice, alumina, oxidos metalicos, oxido de boro. Los flujos recortan el punto de fusion de los formadores de vidrio.
Los pigmentos ceramicos utiles en el esmalte ceramico de la invencion son materiales solidos sinterizables. Ejemplos de pigmentos ceramicos incluyen hierro, titanic, cobre, cromo, zinc, magnesia, aluminio, cobalto y oxidos o sales de cadmio y silicatos de circonio y praseodimio.
El modificador de reologfa de la invencion se puede anadir al esmalte en el molino durante el triturado o durante la preparacion de la lechada de esmalte, como tales, es decir una mezcla de material granular o como una dispersion de agua en una concentracion en la escala de 1 a 30% en peso; preferiblemente se anaden al esmalte en forma seca.
El esmalte de la invencion puede contener adicionalmente otros aditivos comunmente utilizados en la industria ceramica como conservadores, biocidas, antiespumantes, dispersantes, aglutinantes, defloculantes, agentes nivelacionres, plastificantes, coagulantes. Para aplicaciones lfquidas, los esmaltes normalmente se trituran y tamizan, luego son suspendidos en un vetuculo coma agua para obtener la llamada lechada de esmalte. La relacion entre el esmalte y el vetuculo esta entre 85/15 y 40/60 en peso. A menudo el triturado de los esmaltes se realiza directamente en presencia del vehfculo para proporcionar la lechada de esmalte en una operacion unica.
La lechada de esmalte es un fluido con una viscosidad, medida por medio de un viscosfmetro Gallenkanp® a 20°C, 0 cilindro 11/16", cable de torsion 30 SWG, tiempo cero comprendido entre 100 y 360°. La viscosidad final de la lechada de esmalte se elige dependiendo de la manera en que el esmalte se ha de aplicar al sustrato.
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La lechada de esmalte de la presente invencion se puede aplicar a cuerpos ceramicos crudos o cocidos, como porcelana, vajillas, azulejos, tejas, ladrillos, productos de arcilla pesada y equipamiento sanitario utilizando cualquiera de las tecnicas convencionales de aplicacion conocidas a los expertos en la tecnica. Tecnicas de aplicacion tales como aplicaciones de disco y campana, immersion, aspersion, serigraffa, cepillado y electrostaticas se pueden emplear.
La lechada de esmalte divulgada es estable en almacenamiento durante varios dfas sin cambio de su perfil reologico y se puede utilizar como si estuviera recien preparada.
EJEMPLOS
0047] En los siguiente ejemplos la viscosidad se medio por medio de un viscosfmetro Gallenkanp® a 20°C, 0 cilindro 11/16", cable de torsion 30 SWG, tiempo cero y la densidad se determino con un picnometro.
Preparacion de esmectita granulada
Se prepararon 100 g de una solucion acuosa de carboximetilcelulosa de sodio al 4% en peso (contenido activo > 98%; DS = 0,8; viscosidad LVT Brookfield® 4% en peso en agua, a 60 rpm, 25°C, 55 mPa*seg) en un vaso de precipitado de vidrio de 250 ml. Se anadieron 40 g de una esmectita en forma de polvo (90% en peso < 80 micras) a la solucion anterior.
La mezcla se agito por medio un agitador mecanico de alta velocidad que funciona a 1000 rpm y que esta equipado con un propulsor de ocho palas durante 10 minutos.
La pasta asf obtenida se transfirio a un horno a 60°C durante 28 horas. Se obtuvo un material con una humedad residual de aproximadamente 8% en peso.
Este agregado de esmectita seca se trituro por medio de una batidora de cocina con vaso y se tamizo en tamices de acero inoxidable de ASTM para seleccionar solo granos con una dimension de partfcula comprendida en la gama entre 250 y 1,000 micras.
Formulacion de modificadores de reolog^a
Dos modificadores de reologfa, mezcla 1 (comparativa) y mezcla 2 (segun la invencion), se prepararon con las composiciones mostradas en el tabla 1. Todos los componentes se mezclaron y se homogeneizaron en una bolsa de plastico de 250 g.
Tabla 1
Componente
Mezcla 1 (Comparativa) Mezcla 2
Esmectita regular (90% en peso < 80 micras)
33
Esmectita granulada (99% en peso 250-1000 micras)
33
Carboximetilcelulosa de sodio*
62 62
Biocida
2 3
Acido etilenediamintetraacetico
3 2
* Contenido activo > 95%; DS = 0,82; viscosidad L T Brookfield® 60 rpm, 20°C, solucion en agua al 2%, 4100 mPa*seg;
Prueba de comportamiento de la disolucion en agua
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La capacidad de disolucion en agua de los dos modificadores de reologfa, mezcla 1 (comparativa) y mezcla 2 (segun la invencion) se evaluo de la manera siguiente:
Se disolvieron 4 g de cada mezcla en 200 g de agua en un vaso de precipitado de vidrio de 250 ml por medio de un agitador mecanico de alta velocidad equipado con un propulsor de ocho palas, funcionando a 320 rpm durante 10 minutos y despues de eso a 1000 rpm durante 20 minutos.
Las soluciones se tamizaron en un tamiz ASTM de 150 micras con tara (malla de 100) y la cantidad de material no disuelto se determino por la diferencia de peso despues de secar al horno a 105°C durante 2 horas.
Se obtuvieron los siguientes resultados:
Solucion 1 (comparativa) Solucion 2
Residuo seco
0,45% en peso 0,15% en peso
Prueba de comportamiento de la disolucion en una lechada de esmalte
La capacidad de disolucion en una lechada de esmalte de los dos modificadores de reologfa, mezcla 1 (comparativa) y mezcla 2 (segun la invencion) se evaluo de la manera siguiente:
Un esmalte lfquido en blanco (sin modificador de reologfa) para equipamiento sanitario para bano se preparo al transferirlo en un frasco de 3000 ml:
• 1600 g de un esmalte blanco seco para equipamiento sanitario para bano estandar en forma de polvo
• 720 g de agua
• 1,28 g Reotan L comercializado por Lamberti S.p.A. (dispersante)
• 2080 g de medios de trituracion de alumina
El esmalte lfquido en blanco se molio en un molino de frasco durante 15 minutos y luego se vertio en un vaso de precipitado de vidrio de 2000 ml separando el medio triturado con un tamiz de 3 mm.
Los parametros principales de la lechada de esmalte asf obtenida fueron (a 20°C):
• Densidad 1760 g/l
• Viscosidad Gallenkanp: 340°
1) Evaluacion de residuo despues de un tiempo de disolucion estandar.
Dos porciones de 270 g cada una de la lechada de esmalte se vertieron en 2 vasos de precipitado de vidrio de 250 ml.
Se anadieron 0,55 g (0,3% como peso seco) de la mezcla 1 del modificador de reologfa 1 (comparativa) a uno de ellos (lechada 1), 0,55 g (0,3% como peso seco) de la otra mezcla 2 del modificador de reologfa a la segunda lechada (lechada 2). Ambas mezclas se agitaron por medio de un agitador mecanico de alta velocidad equipado con un propulsor de ocho alabes, funcionando a 650 rpm durante 2 minutos y despues de eso a 1000 rpm durante 8 minutos.
Los parametros principales de las lechadas de esmalte asf obtenidas fueron (a 20°C):
Lechada 1 (Comparativa)
5
10
15
20
25
30
35
40
45
• Densidad 1755 g/l
• Viscosidad de Gallenkanp: 310°
Lechada 2
• Densidad 1754 g/l
• Viscosidad de Gallenkanp: 272°
A continuacion, los esmaltes se tamizaron en un tamiz ASTM de 150 micras con tara (malla de 100) y la cantidad de material no disuelto, que por supuesto tambien comprende pequenas cantidades de minerales que componen el esmalte, se determino por la diferencia de peso despues de secar al horno a 105°C durante 2 horas. Se obtuvieron siguientes resultados:
Lechada 1 (Comparativa) Lechada 2
Residuo seco
0,70% en peso 0,20% en peso
2) Evaluacion de los tiempos de procesamiento.
Varias porciones de 270 g cada una de la lechada de esmalte se vertieron en vasos de precipitado de vidrio de 250 ml.
En una serie de muestras (lechada 1) 0,55 g cada una (0,3% en peso seco) de la mezcla 1 del modificador de reologfa (comparativa) se anadieron, en una segunda serie de muestras (lechada 2) 0,55 g cada una (0,3% en peso seco) de la mezcla 2 del modificador de reologfa. Todas las muestras se agitaron por medio de un agitador mecanico de alta velocidad equipado con un propulsor de ocho alabes durante 2 minutos a 650 rpm y luego a 1000 rpm para los minutos restantes.
Cada muestra, despues de agitarla, se tamizo con un tamiz ASTM de 150 micras con tara (malla de 100) y la cantidad de material no disuelto, que por supuesto tambien incorpora una pequena cantidad de los minerales que componen el esmalte, se determino por la diferencia de peso despues de secar al horno a 105°C durante 2 horas. La prueba se interrumpio cuando la cantidad de residuo estuvo debajo de 0,001% en peso. El tiempo necesario para alcanzar este valor, con equipo de laboratorio, da una evaluacion general y subestimada de los tiempos de procesamiento industrial.
Se obtuvieron siguientes resultados (tabla 2):
Tabla 2
Lechada 1 (Comparativa) Lechada 2
Residuo seco-10 minutos
0,70% en peso 0,20% en peso
Residuo seco-15 minutos
0,19% en peso <0,001% en peso
Residuo seco- 30 minutos
0,003% en peso
Residuo seco- 45 minutos
<0,001% en peso
5
10
15
20
25
30
35
40
[0066] Los resultados de las pruebas de comportamiento de disolucion muestran que el modificador de reolog^a de la invencion tienen un mejor comportamiento de disolucion en comparacion con un modificador de reologfa de la tecnica anterior. Debido a esta caractenstica el uso del modificador de reologfa de la invencion permite un menor tiempo de procesamiento industrial y procedimientos mas sencillos para la preparacion de la lechada de esmalte, junto con una dosificacion mas sencilla y mas precisa del modificador de reologfa y muy buen comportamiento reologico del esmalte, que previene los problemas de goteo o manchado y gran accion aglutinante que evita el escurrimiento y la liberacion de polvo.
Tabla 1
Componente
Mezcla 1 (Comparativa) Mezcla 2
Esmectita regular (90% en peso < 80 micras)
33
Esmectita granulada (99% en peso 250-1000 micras)
33
Carboximetilcelulosa de sodio*
62 62
Biocida
2 3
Acido etilenediamintetraacetico
3 2
* Contenido activo > 95%; DS = 0,82; viscosidad L T Brookfield® 60 rpm, 20°C, solucion en agua al 2%, 4100 mPa*seg;
Prueba de comportamiento de disolucion en agua.
La capacidad de disolucion en agua de los dos modificadores de la reologfa, Mezcla 1 (Comparativo) y la Mezcla de 2 (segun la invencion), se evaluo de la siguiente forma:
Se disolvieron 4 g de cada mezcla en 200 g de agua en un vaso de precipitados de vidrio de 250 ml por medio de agitador mecanico de alta velocidad equipado con un impulsor de ocho palas, funcionando a 320 rpm durante 10 minutos y despues de ese a 1000 rpm durante 20 minutos.
Las soluciones se tamizaron en un tamiz ASTM de 150 micras (malla de 100) y la cantidad de material no disuelto se determino por diferencia de peso despues de secar al horno a 105°C durante 2 horas. Se obtuvieron los siguientes resultados:
Solucion 1 (comparativa) Solucion 2
Residuo seco
0,45% en peso 0,15% en peso
Prueba de comportamiento de la disolucion en una lechada de esmalte
La capacidad de disolucion en una lechada de esmalte de los dos modificadores de reologfa, mezcla 1 (comparativa) y mezcla 2 (segun la invencion) se evaluo de la manera siguiente:
Un esmalte lfquido en blanco (sin modificador de reologfa) para equipamiento sanitario para bano se preparo al transferirlo en un frasco de 3000 ml
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
• 1600 g de un esmalte blanco seco para equipamiento sanitario para bano estandar en forma de polvo
• 720 g de agua
• 10,28 g Reotan L comercializado por Lamberti S.p.A.. (dispersante)
• 2080 g medios de trituracion de alumina
El esmalte lfquido en blanco se molio en un molino de frasco durante 15 minutos y luego se vertio en un vaso de precipitado de vidrio de 2000 ml separando el medio triturado con un tamiz de 3 mm.
Los parametros principales de la lechada de esmalte asf obtenida fueron (a 20°C):
• Densidad: 1,760 g/l
• Viscosidad Gallenkanp: 340°
1) Evaluacion de residuo despues de un tiempo de disolucion estandar.
Dos porciones de 270 g cada una de la lechada de esmalte se vertieron en 2 vasos de precipitado de vidrio de 250 ml.
Se anadieron 0,55 g (0,3% como peso seco) de la mezcla 1 (comparativa) del modificador de reologfa a uno de ellos (lechada 1), 0,55 g (0,3% como peso seco) de la otra mezcla 2 del modificador de reologfa a la segunda lechada (lechada 2). Ambas mezclas se agitaron por medio de un agitador mecanico de alta velocidad equipado con un propulsor de ocho alabes, funcionando a 650 rpm durante 2 minutos y despues de eso a 1000 rpm durante 8 minutos.
Los parametros principales de las lechadas de esmalte asf obtenidas fueron (a 20°C):
Lechada 1 (Comparativa)
• Densidad: 1,755 g /l
• Viscosidad Gallenkanp: 310°
Lechada 2
• Densidad: 1,754 g/l
• Viscosidad Gallenkanp: 272°
A continuacion, los esmaltes se tamizaron en un tamiz ASTM de 150 micras con tara (malla de 100) y la cantidad de material no disuelto, que por supuesto tambien comprende pequenas cantidades de minerales que componen el esmalte, se determino por la diferencia de peso despues de secar al horno a 105°C durante 2 horas. Se obtuvieron siguientes resultados:
Lechada 1 (comparativa) Lechada 2
Residuo seco
0,45% en peso 0,15% en peso
2) Evaluacion de los tiempos de procesamiento.
Varias porciones de 270 g cada una de la lechada de esmalte se vertieron en vasos de precipitado de vidrio de 250 ml.
5
10
15
20
25
En una serie de muestras (lechada 1) 0,55 g cada una (0,3% en peso seco) de la mezcla 1 del modificador de reolog^a (comparativa) se anadieron, en una segunda serie de muestras (lechada 2) 0,55 g cada una (0,3% en peso seco) de la mezcla 2 del modificador de reologfa. Todas las muestras se agitaron por medio de un agitador mecanico de alta velocidad equipado con un propulsor de ocho alabes durante 2 minutos a 650 rpm y luego a 1000 rpm para los minutos restantes.
Cada muestra, despues de agitarla, se tamizo con un tamiz ASTM de 150 micras con tara (malla de 100) y la cantidad de material no disuelto, que por supuesto tambien incorpora una pequena cantidad de los minerales que componen el esmalte, se determino por la diferencia de peso despues de secar al horno a 105°C durante 2 horas. La prueba se interrumpio cuando la cantidad de residuo estuvo debajo de 0,001% en peso. El tiempo necesario para alcanzar este valor, con equipo de laboratorio, da una evaluacion general y subestimada de los tiempos de procesamiento industrial.
Se obtuvieron los siguientes resultados (Tabla 2):
Tabla 2
Lechada 1 (Comparativa) Lechada 2
Residuo seco-10 minutos
0,70% en peso 0,20% en peso
Residuo seco-15 minutos
0,19% en peso <0,001% en peso
Residuo seco- 30 minutos
0,003% en peso
Residuo seco- 45 minutos
<0,001% en peso
Los resultados de las pruebas de comportamiento de disolucion muestran que el modificador de reologfa de la invencion tienen un mejor comportamiento de disolucion en comparacion con un modificador de reologfa de la tecnica anterior. Debido a esta caractenstica el uso del modificador de reologfa de la invencion permite un menor tiempo de procesamiento industrial y procedimientos mas sencillos para la preparacion de la lechada de esmalte, junto con una dosificacion mas sencilla y mas precisa del modificador de reologfa y muy buen comportamiento reologico del esmalte, que previene los problemas de goteo o manchado y gran accion aglutinante que evita el escurrimiento y la liberacion de polvo.

Claims (8)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    REIVINDICACIONES
    1. Modificador de reolog^a para esmaltes ceramicos que comprende:
    a) de 15 a 80% en peso de una arcilla granulada hinchable en agua con mas de 90% en peso de las partfculas con un tamano comprendido entre 0,15 y 3 mm;
    b) de 10 a 85% en peso de carboximetilcelulosa;
    c) de 0 a 50% en peso de otra goma natural;
    siempre y cuando la suma de a) y b) representa al menos un 40% en peso del modificador de reologfa y la suma de a), b) y c) representa al menos un 85% en peso del modificador de reologfa.
  2. 2. Modificador de reologfa segun la reivindicacion 1, que comprende:
    a) de 30 a 70% en peso de una arcilla granulada hinchable en agua con mas de 90% en peso de las partfculas con un tamano comprendido entre 0,15 y 3 mm;
    b) de 30 a 70% en peso de carboximetilcelulosa;
    c) de 0 a 20% en peso de otra goma natural.
  3. 3. Modificador de reologfa segun la reivindicacion 1, en donde la arcilla granulada hinchable en agua a) se prepara utilizando arcilla hinchable en agua escogida entre bentonita, montmorillonita, caolinita, hectorita, atapulgita y esmectita o sus mezclas y que tiene radiotelegraffa con mas de 90% en peso de las partfculas con tamano comprendido entre 0,2 y 1 mm.
  4. 4. Modificador de reologfa segun la reivindicacion 1, en el que la carboximetilcelulosa b) tiene un grado de sustitucion comprendido entre 0,5 y 1,5 y una viscosidad Brookfield LVT® al 2% en peso en agua, 60 rpm y 20°C, de 50 a 30,000 mPa*s.
  5. 5. Modificador de reologfa segun la reivindicacion 4, caracterizado por que la carboximetilcelulosa b) tiene un grado de sustitucion comprendido entre 0,6 y 1,2 y una viscosidad Brookfield LVT® al 2% en peso en agua, 60 rpm y 20°C, de 1,000 a 15,000 mPa*s.
  6. 6. Modificador de reologfa segun la reivindicacion 5, en caracterizado por que la carboximetilcelulosa b) tiene mas de 90% en peso de partfculas con un tamano comprendido entre 0,05 y 2 mm o se ha granulado.
  7. 7. Modificador de reologfa segun la reivindicacion 1, caracterizado por que la goma natural c) se elige entre derivados de celulosa, diferentes de CMC, almidon y derivados de almidon, goma guar y derivados de goma guar, goma de xantano, goma arabiga, goma de tragacanto y sus mezclas.
  8. 8. Modificador de reologfa segun la reivindicacion 1, caracterizado por que comprende hasta 15% en peso de uno o mas aditivos seleccionados de conservantes, biocidas, agentes secuestrantes, antiespumantes, dispersantes, aglutinantes, defloculantes, coagulantes y agentes de nivelacion.
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