MX2010008354A

MX2010008354A - Suspension de fosfato de aluminio.

Info

Publication number: MX2010008354A
Application number: MX2010008354A
Authority: MX
Inventors: Fernando Galembeck; Cesar Augusto Sales Barbosa; Melissa Braga
Original assignee: Bunge Fertilizantes Sa
Priority date: 2008-02-12
Filing date: 2009-02-11
Publication date: 2011-04-11
Also published as: CN102282221B; MY161879A; KR20110040744A; US20090217841A1; EP2254953B1; JP2011511867A; US9023145B2; CL2009000310A1; NO341643B1; BRPI0908511B1; KR101610416B1; JP2015091958A; CA2715009C; CA2715009A1; CO6290775A2; EP2254953A2; WO2009100510A3; JP5857109B2; AU2009214843A1; HUE029358T2

Abstract

La presente invención se refiere a una composición de la suspensión que comprende fosfato, ortofosfato, polifosfato, metafosfato, de aluminio, amorfo y/o una combinación de los mismos y un agente dispersante. En ciertas modalidades, la concentración del polifosfato, ortofosfato y/o metafosfato es desde aproximadamente 40 hasta aproximadamente 70 % en peso y la concentración del dispersante es menor que aproximadamente 3.5 en peso basado en el peso total de la suspensión. En una modalidad, la composición es útil en pinturas, barnices, tintas de impresión, papeles y plásticos. Las composiciones pueden ser utilizadas como un substituto del dióxido de titanio en varias aplicaciones.

Description

SUSPENSION DE FOSFATO DE ALUMINIO Campo de la Invención Se proporcionan aquí composiciones en la forma de una suspensión que comprende fosfato de aluminio, ortofosfato de aluminio, metafosfato de aluminio, polifosfato de aluminio o combinaciones de los mismos y un agente dispersante. Las partículas de fosfato de aluminio, ortofosfato de aluminio, metafosfato de aluminio, o polifosfato de aluminio en la suspensión están caracterizadas por uno o más vacíos. Se proporcionan además usos de tales composiciones en aplicaciones de pintura y otras aplicaciones.

Antecedentes de la Invención El pigmento de dióxido de titanio es el pigmento blanco más ampliamente utilizado en pintura debido a su fuerte capacidad para retrodispersar la luz visible, lo cual a su vez depende de su índice de refracción. Los substitutos para el dióxido de titanio ya han sido buscados, pero los índices de refracción de las formas de anastasa y rutilo del dióxido del titanio son mucho más elevados que aquellos de cualquier otro polvo blanco, debido a razones estructurales.

Los pigmentos de dióxido de titanio son insolubles en vehículos de recubrimiento en los cuales los mismos son dispersados. Las propiedades de funcionamiento de tales pigmentos de dióxido de titanio, incluyendo sus Ref .212926 características físicas y químicas, son determinadas por el tamaño de partícula del pigmento y la composición química de su superficie. Las capacidades decorativas y funcionales del óxido de titanio se deben a su potencia de dispersión que lo hacen un pigmento altamente deseable. Sin embargo, el dióxido de titanio ya se sabe que va a ser un pigmento costoso en su manufactura. En consecuencia, existe una necesidad de un substituto más reproducible para el dióxido de titanio como un pigmento .

Las partículas de fosfato de aluminio amorfo son reportadas en la literatura como un substituto para el pigmento blanco de dióxido de titanio en las pinturas y otras aplicaciones. Por ejemplo, véanse las publicaciones de patente U.S. Nos. 2006/0211798 y 2006/0045831 y 2008/0038556. Las descripciones de estas solicitudes de patente son incorporadas aquí para referencia en su totalidad.

Existe una necesidad continua de desarrollar composiciones eficientes y efectivas en cuanto al costo del fosfato de aluminio amorfo.

Breve Descripción de la Invención Se proporciona aquí una composición en la forma de una suspensión que comprende partículas de fosfato de aluminio, ortofosfato de aluminio, metafosfato de aluminio, polifosfato de aluminio o una mezcla de los mismos y un agente dispersante. También se proporciona un proceso para fabricar las composiciones. Las partículas de fosfato de aluminio, ortofosfato de aluminio, metafosfato de aluminio o polifosfato de aluminio en la suspensión están caracterizadas por uno o más vacíos por partícula de fosfato de aluminio amorfo, metafosfato de aluminio, ortofosfato de aluminio o polifosfato de aluminio cuando está en la forma pulverizada. En una modalidad, las partículas de fosfato de aluminio, metafosfato de aluminio, ortofosfato de aluminio o polifosfato de aluminio en la suspensión están caracterizadas por uno a cuatro vacíos por partícula de fosfato de aluminio amorfo, metafosfato de aluminio, ortofosfato de aluminio o polifosfato de aluminio cuando está en la forma pulverizada. En ciertas modalidades, el fosfato de aluminio amorfo, el metafosfato de aluminio, el ortofosfato de aluminio, o el polifosfato de aluminio en la suspensión está caracterizado por una densidad del soporte de entre aproximadamente 1.95 y 2.50 gramos por centímetro cúbico. En ciertas modalidades, el fosfato de aluminio amorfo, metafosfato de aluminio, ortofosfato de aluminio o polifosfato de aluminio en la suspensión tiene una relación molar del fósforo con respecto al aluminio de aproximadamente 0.5 hasta 1.75, 0.65 hasta 1.75, 0.5 hasta 1.5 ó 0.8 hasta 1.3. En una modalidad, el ,fosfato de aluminio amorfo, metafosfato de aluminio, ortofosfato de aluminio, o polifosfato de aluminio en la suspensión tiene una relación molar del fósforo con respecto al aluminio de aproximadamente 0.5 hasta 1.5 ó 0.8 hasta 1.3. En la forma de polvo, el fosfato de aluminio amorfo, metafosfato de aluminio, ortofosfato de aluminio o polifosfato de aluminio pueden comprender un tamaño del radio de la partícula individual promedio de entre aproximadamente 5 y 80 nanómetros. En ciertas modalidades, el fosfato de aluminio amorfo, metafosfato de aluminio, ortofosfato de aluminio o polifosfato de aluminio pueden comprender un tamaño del radio de partícula individual promedio de entre aproximadamente 10 hasta 80, 20 hasta 80, 30 hasta 80, 10 hasta 50, o 10 hasta 40 nanómetros, cuando está en la forma pulverizada .

Sin limitarse a ninguna teoría particular, se cree que los agentes dispersantes en las composiciones de la suspensión permiten lograr concentraciones más elevadas de substancias no volátiles, por ejemplo, en ciertas modalidades, mayor que aproximadamente 40 ó 50 % en peso de substancias no volátiles basado en el peso total de la suspensión o en otras modalidades o mayor que aproximadamente 40 ó 50 % en peso de fosfato de aluminio, metafosfato de aluminio, ortofosfato de aluminio o polifosfato de aluminio, o combinaciones de los mismos, basado en el peso total de la suspensión. En ciertos aspectos, las composiciones de la suspensión que comprende agentes dispersantes existen como líquidos viscosos con una viscosidad adecuada para las aplicaciones deseadas, por ejemplo, el uso de las composiciones de la suspensión en las pinturas. En ciertas modalidades, las dispersiones del fosfato de aluminio, metafosfato de aluminio, ortofosfato de aluminio o polifosfato de aluminio sin agentes dispersantes, exhiben una viscosidad baja a concentraciones inferiores de la substancia no volátil, por ejemplo, inferiores que o de aproximadamente 35 % en peso de las substancias no volátiles basado en el peso total de la suspensión. En otras modalidades, las dispersiones de fosfato de aluminio, metafosfato de aluminio, ortofosfato de aluminio o polifosfato de aluminio sin agentes dispersantes, exhiben una viscosidad elevada a concentraciones más elevadas de las sustancias no volátiles, por ejemplo, más elevado que o de aproximadamente 35 % en peso de las sustancias no volátiles basado en el peso total de la suspensión. Tal suspensión altamente viscosa no es adecuada para su uso en, por ejemplo, aplicaciones de pintura y otras aplicaciones. En ciertas modalidades, las suspensiones que comprenden concentraciones más bajas de sustancias no volátiles o concentraciones más bajas de fosfato de aluminio, metafosfato de aluminio, ortofosfato de aluminio o polifosfato de aluminio y combinaciones de los mismos, se sedimentan produciendo por esto un sedimento empacado densamente que no es dispersado fácilmente.

En ciertas modalidades, el fosfato de aluminio amorfo, metafosfato de aluminio, ortofosfato de aluminio o polifosfato de aluminio en la suspensión comprenden además un ión, tal como sodio, litio, calcio, potasio, borato, amonio o una combinación de los mismos. En ciertas modalidades, el ión es seleccionado del ión de sodio, potasio y litio. En una modalidad, el ión es el ión de sodio. En cierta modalidad, la suspensión comprende fosfato de aluminio y sodio, metafosfato de aluminio y sodio, ortofosfato de aluminio y sodio, o polifosfato de aluminio y sodio o una mezcla de los mismos y un agente dispersante o una mezcla de agentes dispersantes.

La suspensión que comprende fosfato de aluminio, metafosfato de aluminio, ortofosfato de aluminio o polifosfato de aluminio o una mezcla de los mismos, puede ser utilizada como un ingrediente en una pintura. En ciertas modalidades, la suspensión es utilizada como un substituto (totalmente o en parte) del dióxido de titanio. La suspensión también puede ser utilizada como un ingrediente en un barniz, tinta de impresión, papel o plástico.

Breve Descripción de las Figuras La figura 1 muestra los efectos del tipo y la concentración del agente dispersante sobre las viscosidades de la suspensión del fosfato de aluminio al 51 % a 100 s"1. Las líneas de trazos interrumpidos indican el intervalo de viscosidad baja sin sedimentación (900-1150 cPs) .

La figura 2 ilustra los efectos del tipo y la concentración del agente dispersante sobre las viscosidades de la suspensión de fosfato de aluminio a 100 s"1 después de 3 semanas a temperatura ambiente (24 + 2 °C) .

Descripción Detallada de la Invención En la siguiente descripción, todos los números descritos aquí son valores aproximados, sin importar si la palabra "aproximadamente" o "aproximado" es utilizado con relación al mismo. Los mismos pueden variar en 1 por ciento, 2 por ciento, 5 por ciento, o, algunas veces, 10 a 20 por ciento. En cualquier lugar que un intervalo numérico con un límite inferior, RL y un límite superior, Ru, sean descritos, cualquier número que está considerado dentro del intervalo es descrito específicamente. En particular, los siguientes números dentro del intervalo son descritos específicamente: R = RL + k* (RU-RL) en donde k es una variable que varía desde 1 por ciento hasta 100 por ciento con un incremento de 1 por ciento, es decir, k es 1 por ciento, 2 por ciento, 3 por ciento, 4 por ciento, 5 por ciento,..., 50 por ciento, 51 por ciento, 52 por ciento,..., 95 por ciento, 96 por ciento, 97 por ciento, 98 por ciento, 99 por ciento, o 100 por ciento. Además, cualquier intervalo numérico definido por dos números R como se definieron anteriormente, también es descrito específicamente .

Aquí se proporciona una composición de fosfato de aluminio en una forma de suspensión que comprende fosfato aluminio, ortofosfato de aluminio, metafosfato de aluminio o polifosfato de aluminio, o una mezcla del mismo y un agente dispersante. El término "fosfato de aluminio" como se utiliza aquí, se entiende que incluye fosfato de aluminio, ortofosfato de aluminio, metafosfato de aluminio o polifosfato de aluminio, y mezclas de los mismos.

El término "suspensión" como se utiliza aquí, se refiere a una suspensión o dispersión homogénea que comprende partículas no volátiles, incluyendo fosfato de aluminio, ortofosfato de aluminio, metafosfato de aluminio o polifosfato de aluminio, y/o mezclas de los mismos en un solvente. En ciertas modalidades, el solvente comprende o es el agua. En ciertas modalidades, la suspensión comprende más de 30, 40, 50, 60 ó 70 % en peso de las partículas no volátiles, incluyendo fosfato de aluminio, ortofosfato de aluminio, metafosfato de aluminio o polifosfato de aluminio, y/o mezclas de los mismos basado en el peso total de la suspensión. En algunas modalidades, las partículas suspendidas o dispersadas en un solvente (tal como el agua) forman una solución coloidal, que es estable durante un período de tiempo relativamente prolongado. Una solución coloidal es un coloide que tiene una fase líquida continua en la cual un sólido está suspendido en un líquido.

El término "vacío" referido aquí se entiende generalmente que es un sinónimo con el término "partícula hueca" , y también se describe aquí como un "vacío cerrado" . El vacío "o la partícula hueca o vacía, cerrada" es parte de una estructura de núcleo y capa externa de la mezcla del fosfato de aluminio. Los vacíos pueden ser observados y/o caracterizados utilizando ya sea microscopios de transmisión o de barrido electrónico ("TEM" o SEM" ) . El uso de TEM o SEM son bien conocidos por aquellos expertos en el arte. En general, la microscopía óptica está limitada, por la longitud de la onda de la luz, a las resoluciones en el intervalo de un ciento, y usualmente de cientos, de nanómetros. El TEM y SEM no tienen esta limitación y son capaces de lograr una resolución considerablemente más elevada, en el intervalo de una cantidad pequeña de nanómetros . Un microscopio óptico utiliza lentes ópticos para enfocar las ondas de la luz por la deflexión de las mismas, mientras que un microscopio electrónico utiliza lentes electromagnéticos para enfocar los haces de electrones por medio de su desviación. Los haces de electrones proporcionan grandes ventajas sobre los haces de la luz tanto en el control de los niveles de la amplificación como en la claridad de la imagen que puede ser producida. Los microscopios de barrido electrónico complementan a los microscopios de transmisión electrónica porque los mismos proporcionan una herramienta para obtener una imagen tridimensional de la superficie de una muestra.

Los sólidos amorfos (es decir, no cristalinos) exhiben diferencias de sus contrapartes cristalinas con una composición semejante, y tales diferencias pueden proporcionar propiedades benéficas. Por ejemplo, tales diferencias pueden incluir uno o más de los siguientes: (i) los sólidos no cristalinos no difractan los rayos X en ángulos definidos agudamente pero puede producir en lugar de esto una dispersión halo; (ii) los sólidos no cristalinos no tienen una estequiometría bien definida, los mismos pueden cubrir así un intervalo amplio de composiciones químicas; (iii) la variabilidad de la composición química incluye la posibilidad de incorporación de constituyentes iónicos diferentes que los iones de aluminio y fosfato; (iv) como los sólidos amorfos que son termodinámicamente meta-estables, los mismos pueden demostrar una tendencia a padecer cambios morfológicos, químicos y estructurales espontáneos; y (v) la composición química de la superficie de la partícula cristalina es altamente uniforme mientras que la composición química de la superficie de las partículas amorfas pueden mostrar diferencias grandes o pequeñas, ya sea abruptas o graduales. Además, mientras que las partículas de los sólidos cristalinos tienden a crecer por un mecanismo bien conocido de maduración de Ostwald, las partículas no cristalinas pueden expandirse o hincharse y encogerse (deshincharse) por la absorción y desorción del agua, formando un material plástico o semejante a un gel que es deformado fácilmente cuando se somete a fuerzas de cizallamiento, compresión o capilares .

Las partículas de fosfato de aluminio en la suspensión están caracterizadas por uno o más vacíos por partícula del fosfato de aluminio amorfo cuando está en la forma pulverizada. En una modalidad, las partículas de fosfato de aluminio en la suspensión están caracterizadas por uno a cuatro vacíos por partícula de fosfato de aluminio amorfo cuando está en la forma pulverizada.

En ciertas modalidades, las partículas de fosfato de aluminio en la suspensión están caracterizadas por una densidad del soporte de aproximadamente 1.73-2.40 g/cm3. En una modalidad, la densidad del soporte es de menos de 2.40 g/cm3. En otra modalidad, la densidad del soporte es menor que 2.30 g/cm3. En otra modalidad, la densidad del soporte es menor que 2.10 g/cm3. En todavía otra modalidad, la densidad del soporte es menor que 1.99 g/cm3. En una modalidad, el fosfato de aluminio amorfo en la suspensión está caracterizada por una densidad del soporte de aproximadamente 1.95, 1.98, 2.00 o 2.25 gramos por centímetro cúbico.

En una modalidad, el fosfato de aluminio amorfo en la suspensión tiene una relación molar del fósforo con respecto al aluminio de aproximadamente 0.5 hasta 1.5. En otra modalidad, el fosfato de aluminio amorfo en la suspensión tiene una relación molar del fósforo con respecto al aluminio de aproximadamente 0.8 hasta aproximadamente 1.3. En ciertas modalidades, la relación molar del fósforo con respecto al aluminio es de aproximadamente 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, ó 1.5. En las modalidades adicionales, la relación molar del fósforo con respecto al aluminio es de aproximadamente 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, ó 1.3.

En la forma pulverizada, el fosfato de aluminio amorfo puede comprender un tamaño del radio de la partícula individual promedio entre aproximadamente 5 y 80 nanómetros. En ciertas modalidades, el fosfato de aluminio amorfo puede comprender un tamaño del radio de la partícula individual promedio de entre aproximadamente 5 y 40, 10 y 80, 10 y 40, 20 y 80, o 20 y 40 nanómetros.

En ciertas modalidades, cuando el fosfato polifosfato, ortofosfato y/o metafosfato de aluminio está en una forma pulverizada, las muestras sometidas a una prueba de calorimetría y exploración diferencial demostrarán dos picos endotérmicos distintos, los picos están presentes generalmente entre 90° Celsius y 250° Celsius. En una modalidad, el primer pico ocurre aproximadamente entre las temperaturas de aproximadamente 96° Celsius y 116° Celsius, y los segundos picos ocurren a aproximadamente entre las temperaturas de 149° Celsius y 189° Celsius. En otra modalidad, los dos picos ocurren a aproximadamente 106° Celsius y a aproximadamente 164° Celsius.

En ciertas modalidades, las composiciones de la suspensión provistas aguí comprenden desde aproximadamente 40 % hasta aproximadamente 70 % de substancias no volátiles por peso, medidos de acuerdo con ASTM D280. En ciertas modalidades, la suspensión comprende desde aproximadamente 40 % hasta aproximadamente 60 % en peso de substancias no volátiles basado en el peso total. En una modalidad, la suspensión comprende desde aproximadamente 50 % hasta aproximadamente 60 % en peso de las substancias no volátiles en el peso total. En otras modalidades, la suspensión comprende aproximadamente 20, 30, 40, 45, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, ó 60 % en peso o más de los sólidos no volátiles basados en el peso total. En otra modalidad, la suspensión comprende aproximadamente 51, 53, ó 58 % en peso de substancias no volátiles basado en el peso total .

En ciertas modalidades, la suspensión comprende aproximadamente 25 % en peso hasta aproximadamente 70 % en peso de fosfato de aluminio en peso. En ciertas modalidades, la suspensión comprende aproximadamente 40 % en peso hasta aproximadamente 60 % en peso de fosfato de aluminio basado en el peso total. En una modalidad, la suspensión comprende desde aproximadamente 50 % en peso hasta aproximadamente 60 % en peso de fosfato de aluminio basado en el peso total. En otra modalidad, la suspensión comprende 20, 30, 40, 45, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59 ó 60 % en peso o más de fosfato de aluminio basado en el peso total. En una modalidad, la suspensión comprende aproximadamente 51, 53 ó 58 % en peso de fosfato de aluminio basado en el peso total.

En ciertas modalidades, la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí tiene una viscosidad que varía desde aproximadamente 300 cPs hasta aproximadamente 3500 cPs medido a velocidades de cizallamiento de 100-500 s"1 (medido utilizando un reómetro Rheoterm 115, como se describe en el ejemplo 3) . En otras modalidades, la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí tiene una viscosidad que varía desde aproximadamente 550 cPs hasta aproximadamente 3000 cPs a una velocidad de cizallamiento de 100 s"1. En una modalidad, la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí tiene una viscosidad que varía desde aproximadamente 900 cPs hasta aproximadamente 1150 cPs a una velocidad de cizallamiento de 100/seg. En otra modalidad, la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí tiene una viscosidad de aproximadamente 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200, 1400, 1600, 1800, 2000, 2200, 2400, 2600, 2800, ó 3000 cPs medido a velocidades de cizallamiento de 100-500 s"1.

El agente dispersante en la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí se selecciona de los agentes dispersantes de fosfato, incluyendo fosfatos orgánicos e inorgánicos, agentes dispersantes de borato, agentes dispersantes de silicato, agentes dispersantes de aluminato, cualquier agente tensioactivo aniónico o no iónico, o un polímero u oligómero soluble conocido por una persona con experiencia en el arte y cualquier combinación de los mismos.

En ciertas modalidades, el agente dispersante se selecciona de pirofosfato de tetrasodio (TSPP) , hexametafosfato de sodio, trifosfato de pentasodio, fosfato de trisodio dodecahidratado, fosfato de tetrapotasio (TKPP) , trifosfato de sodio y potasio o una combinación de los mismos. En una modalidad, la concentración del agente dispersante en las composiciones de la suspensión de fosfato de aluminio provistas aquí es menor que aproximadamente 3.5 % en peso basado en el peso total de la suspensión. En otra modalidad, la concentración del agente dispersante en las composiciones de la suspensión de fosfato de aluminio provistas aquí es menor que aproximadamente 3, 2.5, 2, 1.5 ó 1 % en peso basado en el peso total de la suspensión. En una modalidad, la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende desde aproximadamente 50 % en peso hasta aproximadamente 60 % en peso de fosfato de aluminio y menos de aproximadamente 3, 2.5, 2, 1.5 ó 1 % en peso del agente dispersante basado en el peso total de la suspensión .

En una modalidad, el agente dispersante en la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende fosfato de trisodio dodecahidratado en una concentración de aproximadamente 0.10 hasta aproximadamente 1.00 % en peso basado en el peso total de la suspensión. En otra modalidad, el agente dispersante en la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende fosfato de trisodio dodecahidratado en una concentración de aproximadamente 0.20 hasta aproximadamente 0.75 % en peso basado en el peso total de la suspensión. En todavía otra modalidad, el agente dispersante en la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende fosfato de trisodio dodecahidratado en una concentración de aproximadamente 0.2 hasta aproximadamente 0.50 % en peso basado en el peso total de la suspensión. En una modalidad adicional, el agente dispersante en la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende fosfato de trisodio dodecahidratado en una concentración de aproximadamente 0.20, 0.22, 0.24, 0.27, 0.30, 0.35, 0.40, 0.45, 0.50, 0.55, 0.60 ó 0.75 % en peso basado en el peso total de la suspensión.

En una modalidad, la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende desde aproximadamente 50 % en peso hasta aproximadamente 60 % en peso de fosfato de aluminio y menos de aproximadamente 2 o menos de aproximadamente 1 % en peso del fosfato de trisodio dodecahidratado basado en el peso total de la suspensión. En una modalidad, la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende desde aproximadamente 50 % en peso hasta aproximadamente 60 % en peso de fosfato de aluminio y aproximadamente 0.20 % en peso hasta aproximadamente 0.75 % en peso de fosfato de trisodio dodecahidratado basado en el peso total de la suspensión. En otra modalidad, la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende aproximadamente 51, 53 ó 58 % en peso de fosfato de aluminio y aproximadamente 0.24 o aproximadamente 0.50 % en peso de fosfato de trisodio dodecahidratado basado en el peso total de la suspensión. En una modalidad adicional, la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende aproximadamente 51 % en peso de fosfato de aluminio y aproximadamente 0.24 o aproximadamente 0.50 % en peso de fosfato de trisodio dodecahidratado basado en el peso total de la suspensión.

En otra modalidad, el agente dispersante en la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende pirofosfato de tetrasodio en una concentración de aproximadamente 0.10 hasta aproximadamente 1.50 % en peso basado en el peso total de la suspensión. En una modalidad, el agente dispersante en la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende pirofosfato de tetrasodio en una concentración de aproximadamente 0.25 hasta aproximadamente 1.00 % en peso basado en el peso total de la suspensión. En otra modalidad, el agente dispersante en la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende pirofosfato de tetrasodio en una concentración de aproximadamente 0.25, 0.27, 0.30, 0.35, 0.45, 0.50, 0.75, 0.97 ó 1.00 % en peso basado en el peso de total de la suspensión.

En una modalidad, la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende desde aproximadamente 50 % en peso hasta aproximadamente 60 % en peso de fosfato de aluminio y menos de aproximadamente 2 o menos de aproximadamente 1 por ciento en peso de pirofosfato de tetrasodio (TSPP) basado en el peso total de la suspensión. En una modalidad, la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende desde aproximadamente 50 % en peso hasta aproximadamente 60 % en peso de fosfato de aluminio y aproximadamente 0.2 % en peso hasta aproximadamente 1.00 % en peso de pirofosfato de tetrasodio basado en el peso total de la suspensión. En otra modalidad, la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende aproximadamente 51, 53 ó 58 % en peso de fosfato de aluminio y aproximadamente 0.25, 0.27, 0.50, 0.97 ó 1.00 % en peso de pirofosfato de tetrasodio basado en el peso total de la suspensión. En todavía otra modalidad, la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende aproximadamente 51 % en peso de fosfato de aluminio y aproximadamente 0.25, 0.50 ó 1.00 % en peso de pirofosfato de tetrasodio basado en el peso total de la suspensión.

En una modalidad, el agente dispersante en la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende trifosfato de pentasodio en una concentración de aproximadamente 0.10 hasta aproximadamente 3.00 % en peso basado en el peso total de la suspensión. En otra modalidad, el agente dispersante en la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende trifosfato de pentasodio en una concentración de aproximadamente 0.10 hasta aproximadamente 1.60 % en peso basado en el peso total de la suspensión. En todavía otra modalidad, el agente dispersante en la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende trifosfato de pentasodio en una concentración de aproximadamente 0.25 hasta aproximadamente 1.00 % en peso basado en el peso total de la suspensión. En una modalidad adicional, el agente dispersante en la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende trifosfato de pentasodio en una concentración de aproximadamente 0.25, 0.30, 0.50, 0.53, 0.75, 0.99, 1.00 ó 1.50 % en peso basado en el peso total de la suspensión.

En una modalidad, la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende desde aproximadamente 50 % en peso hasta aproximadamente 60 % en peso de fosfato de aluminio y menos de aproximadamente 2, menos de aproximadamente 1.5 o menos de aproximadamente 1 % en peso de trifosfato de pentasodio basado en el peso total de la suspensión. En una modalidad, la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende desde aproximadamente 50 % en peso hasta aproximadamente 60 % en peso de fosfato de aluminio y aproximadamente 0.10 % en peso hasta aproximadamente 1.50 % en peso de trifosfato de pentasodio basado en el peso total de la suspensión. En otra modalidad, la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende aproximadamente 51, 53 ó 58% en peso de fosfato de aluminio y aproximadamente 0.50 % en peso de trifosfato de pentasodio basado en el peso total de la suspensión. En todavía otra modalidad, la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende aproximadamente 51 % en peso de fosfato de aluminio y aproximadamente 0.50 % en peso de trifosfato de pentasodio basado en el peso total de la suspensión.

En una modalidad, el agente dispersante en la composición de la suspensión de fosfato de aluminio de aquí comprende pirofosfato de tetrapotasio (TKPP) en una concentración de aproximadamente 0.10 hasta aproximadamente 2.00 % en peso basado en el peso total de la suspensión. En otra modalidad, el agente dispersante en la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende pirofosfato de tetrapotasio en una concentración de aproximadamente 0.10 hasta aproximadamente 1.75 % en peso basado en el peso total de la suspensión. En todavía otra modalidad, el agente dispersante en la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende pirofosfato de tetrapotasio en una concentración de aproximadamente 0.25 hasta aproximadamente 1.55 % en peso basado en el peso total de la suspensión. En una modalidad adicional, el agente dispersante en la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende pirofosfato de tetrapotasio en una concentración de aproximadamente 0.25, 0.30, 0.50, 0.51, 0.75, 0.99, 1.00, 1.50 ó 1.54 % en peso basado en el peso total de la suspensión.

En una modalidad, la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende desde aproximadamente 50 % en peso hasta aproximadamente 60 % en peso de fosfato de aluminio y menos de aproximadamente 2 ó menos de aproximadamente 1 % en peso de pirofosfato de tetrapotasio basado en el peso total de la suspensión. En una modalidad la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende desde aproximadamente 50 % en peso hasta aproximadamente 60 % en peso del pirofosfato de aluminio y aproximadamente 0.50 % en peso hasta aproximadamente 1 % en peso de pirofosfato de tetrapotasio basado en el peso total de la suspensión. En todavía otra modalidad, la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende aproximadamente 51, 53 ó 58 % en peso de fosfato de aluminio y aproximadamente 1 % en peso de pirofosfato de tetrapotasio basado en el peso total de la suspensión. En una modalidad adicional, la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende aproximadamente 51 % en peso de fosfato de aluminio y aproximadamente 1 % en peso de pirofosfato de tetrapotasio basado en el peso total de la suspensión.

En una modalidad, el agente dispersante en la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende trifosfato de potasio y sodio a una concentración de aproximadamente 0.10 hasta aproximadamente 3.50 % en peso basado en el peso total de la suspensión. En otra modalidad, el agente dispersante en la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende trifosfato de potasio y sodio a una concentración de aproximadamente 0.10 hasta aproximadamente 3.10 % en peso basado en el peso total de la suspensión. En todavía otra modalidad, el agente dispersante en la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende trifosfato de potasio y sodio a una concentración de aproximadamente 0.25 hasta aproximadamente 1.55 % en peso basado en el peso total de la suspensión. En una modalidad adicional, el agente dispersante en la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende trifosfato de potasio y sodio a una concentración de aproximadamente 0.10, 0.24, 0.25, 0.30, 0.50, 0.52, 0.75, 0.99, 1.00 ó 1.50 % en peso basado en el peso total de la suspensión.

En una modalidad, la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende desde aproximadamente 50 % en peso hasta aproximadamente 60 % en peso de fosfato de aluminio y menos de aproximadamente 2 o menos de aproximadamente 1 % en peso de trifosfato de sodio y potasio basado en el peso total de la suspensión. En una modalidad, la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista comprende desde aproximadamente 50 % en peso hasta aproximadamente 60 % en peso de fosfato de aluminio y aproximadamente l % en peso de trifosfato de potasio y sodio basado en el peso total de la suspensión. En otra modalidad, la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende aproximadamente 51, 53 ó 58 % en peso de fosfato de aluminio y aproximadamente 1 % en peso de trifosfato de potasio y sodio basado en el peso total de la suspensión. En una modalidad adicional, la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende aproximadamente 51 % en peso de fosfato de aluminio y aproximadamente 1 % en peso de trifosfato de sodio y potasio basado en el peso total de la suspensión.

En una modalidad, el agente dispersante en la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende hexametafosfato de sodio en una concentración de aproximadamente 0.10 hasta aproximadamente 3.50 % en peso basado en el peso total de la suspensión. En otra modalidad, el agente dispersante en la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende hexametafosfato de sodio en una concentración de aproximadamente 0.10 hasta aproximadamente 3.10 % en peso basado en el peso total de la suspensión. En una modalidad, el agente dispersante en la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende hexametafosfato de sodio en una concentración de aproximadamente 0.25 hasta aproximadamente 1.55 % en peso basado en el peso total de la suspensión. En otra modalidad, el agente dispersante en la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende hexametafosfato de sodio en una concentración de aproximadamente 0.10, 0.25, 0.29, 0.50, 0.75, 0.99, 1.00 ó 1.50 % en peso basado en el peso total de la suspensión.

En una modalidad, la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende desde aproximadamente 50 % en peso hasta aproximadamente 60 % en peso de fosfato de aluminio y menor que aproximadamente 2 o menor que aproximadamente 1 % en peso de hexametafosfato de sodio basado en el peso total de la suspensión. En una modalidad, la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende desde aproximadamente 50 % en peso hasta aproximadamente 60 % en pesóte fosfato de aluminio y aproximadamente 0.25 % en peso hasta aproximadamente 1 % en peso de hexametafosfato de sodio basado en el peso total de la suspensión. En otra modalidad, la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende aproximadamente 51, 53 ó 58 % en peso de fosfato de aluminio y aproximadamente 0.25 o aproximadamente 1 % en peso de hexametafosfato de sodio basado en el peso total de la suspensión. En otra modalidad, la composición de la suspensión de fosfato de aluminio provista aquí comprende aproximadamente 51 % en peso de fosfato de aluminio y aproximadamente 0.25 o aproximadamente 1 % en peso de hexametafosfato de sodio basado en el peso total de la suspensión .

Los agentes dispersantes ejemplares adicionales son listados en las tablas la-le.

Tabla la: Agentes dispersantes de fosfato Nombre del Fórmula Ejemplos grupo general Monofosfato u P043".aH20 Na3P04, fosfato de trisodio ortofosfato a = 0 a 12 Ca(H2P04)2, fosfato diácido de calcio Polifosfatos P c (n+2>¦ NaH3P207, pirofosfato triácido de sodio ( forma de la (pirofosfato de monosodio) cadena) Na2H2P207, pirofosfato diácido de sodio (pirofosfato ácido de sodio) a3HP207, pirofosfato ácido trisodio (pirofosfato de trisodio) a P2(>7, pirofosfato de tetrasodio (TSPP) KH3P2O7 , pirofosfato triácido de potasio K2H2P2O7, pirofosfato diácido de dipotasio (pirofosfato ácido de potasio) K3HP2O7 , pirofosfato de ácido de tripotasio K4P207, pirofosfato de tetrapotasio CaH2P207, pirofosfato diácido de calcio Na5P3Oi0, tripolifosfato de sodio (STP) NaxKyP3(¾.o, (x = 1-4, y = 5-x) tripolifosfato de sodio y potasio K5P3O10, tripolifosfato de potasio (KTP) trifosfato de calcio (LiPC¾)n polifosf to de litio ( aPQ3)x, polifosfato de sodio [ a2H(P03)3]N polifosfatos ácidos de disodio (KPOj J n, polifosfatos de potasio (M¼PO)n 0 (NH m.PiAtm.i polifosfato de amonio [Ca(P03)2]n, polifosfato de calcio [CuK2(P03)2]i polifosfato de potasio y cobre [CuNHj (PO3) 2]n, polifosfato amonio y cobre [Al(P03)3]n, polifosfato de aluminio (R P03)n, polifosfato rubidio (CsPC l n, polifosfato de cesio Reticulado o PrA-l11"2'- CaP40!o ultrafosfatos Ca2 60i7 (PQf ) n Na3 (PO3) 3, , trimetoxifosfato de sodio Metafosfatos 6(PQ3)6,/ hexametafosfato de sodio onde n = 2 , 3 , 4 ...

Tabla Ib: Fosfatos orgánicos Tabla 1C: agentes dispersantes de silicato Nombre Fórmula Ejemplos del grupo general fosfatos C3H F" M* 1-fosfatos de glicerol de M* = catión 2-fosfato de glicerol glicerol metálico Esteres Éster de fosfato de triestirilfenol POE de 16, ácido libre 0 fosfato II Éster de fosfato de triestirilfenol POE RO-P-OX 16, sal de K o Éster de fosfato de C8-C10, ácido ti Éster de fosfato de 2-etilhexanol, ácido RO-P-OR 1 Éster de fosfato de 2-etilhexanol POE 2, ox sal de K ff Éster de fosfato de nonilfenol POE 4 RO- -OX ox ácido Éster de fosfato de nonilfenol POE 6, ácido Éster de fosfato de nonilfenol POE 6, sal de K Éster de fosfato de nonilfenol POE 9, ácido Éster de fosfato de nonilfenol POE 10, ácido R = cadena de Éster de fosfato de dinonilfenol POE 8, alquilo, ácido substituido o Éster de fosfato de alcohol isodecilico no substituido POE 6, ácido con uno o más Éster de fosfato de alcohol isodecilico grupos POE 6, sal de K seleccionados Éster de fosfato de alcohol tridecilico de OH, halo y POE 6, ácido amino. Éster de fosfato de C12, sal de K X = catión Éster de fosfato de C12-15, ácido metálico o H Éster de fosfato de C12-15 POE 5, ácido Éster de fosfato de C12-15 POE 5, sal de K Éster de fosfato de C12-18 POE 3, ácido Éster de fosfato de C12-14 POE 6, ácido Éster de fosfato de C12-18 POE 9, sal de Na Éster de fosfato de C16-18 POE 5, ácido Éster de fosfato [cadana de carbonos del alcohol] [moles de ¡SO] [sal] Tabla le: Agentes Dispersantes de Silicato Tabla Id: Agentes dispersantes de borato Nombre Fórmula Ejemplos del grupo Boratos M2O.nB2O3.aH2O Na2O.2B2O3.10H2O, tetraborato de disodio decahidratado N 2O.4B2O3.4H2O, octaborato de disodio tetrahidratado M = catión Na2O.5B2O3.10H2O, pentaborato de disodio metálico pentahidratado n = 1-5 y Li2O.2B2O3.4H2O a = 0-10 Li2O.B2O3.4H2O Na20.B203.4H2O K20.5B203.8H20 K2O.2B2O3.4H3O ?2?.?2?3.2.5?2? R 2O.5B2O3.8H2O CS2O.5B2O3.8H2O CS2O.B2O3.7H2O (??4)2?.2?203.4?20 (??4)20.5?2?3.8?20 Tabla le: Agentes dispersantes de aluminato Procesos para preparar partículas de fosfato de aluminio amorfas Las partículas de fosfato de aluminio amorfas utilizadas en la suspensión pueden ser preparadas por cualesquiera métodos conocidos por un experto en el arte. Los métodos ejemplares son descritos aquí y en las publicaciones de patentes U.S. Nos. 2006/0211798 y 2006/0045831 y la solicitud U.S. No. 11/891,510. Las descripciones de tales solicitudes de patente son incorporadas aquí para referencia en su totalidad.

En una modalidad, el proceso de fabricación de partículas huecas de fosfato de aluminio, polifosfato de aluminio, metafosfato de aluminio, ortofosfato de aluminio (o combinaciones de los mismos) utilizado en las preparaciones de la suspensión comprende las siguientes etapas generales. Una persona con experiencia en el arte reconocerá que ciertas etapas pueden ser alteradas o emitidas conjuntamente. Las etapas incluyen: preparación de los reactivos principales utilizados en el proceso tales como una solución diluida de ácido fosfórico, una solución diluida de sulfato de aluminio, y una solución diluida de hidróxido de sodio-carbonato de sodio, hidróxido de potasio o hidróxido de amonio; la adición simultánea y controlada de los reactivos en un reactor equipado con un sistema de desplazamiento oscilatorio para mantener la homogeneidad de la mezcla durante el proceso; el control, la duración de la adición de los reactivos en el reactor, de la temperatura y del pH (acidez) de la mezcla y, principalmente, el tiempo de la reacción, la filtración de la suspensión, con aproximadamente 8.0 % de los sólidos y la separación de las fases líquidas y sólidas en un equipo apropiado; retirar por lavado las impurezas presentes en la torta del filtro con una solución acuosa ligeramente alcalina; dispersión de la torta lavada, que contiene aproximadamente 20-30 % de sólidos, en un dispersador adecuado; secado de la pulpa dispersa en un turbo-secador, micronización del producto secado a una granulometría promedio de 5.0 hasta 10 micrones; y polimerización del producto secado por el tratamiento térmico del fosfato de aluminio en un calcinador.

Existen varias formas de preparar los reactivos principales en este proceso. Una fuente de fósforo para la fabricación de fosfato de aluminio es el ácido fosfórico del grado fertilizante, de cualquier origen, porque el mismo es aclarado y decolorado. Por ejemplo, un ácido fosfórico comercial que contiene aproximadamente 54 % de P205 puede ser tratado químicamente y/o diluido con agua tratada que conduce a una concentración de P205 al 20 %. También, como una alternativa a este proceso (en lugar del ácido fosfórico de grado fertilizante o ácido fosfórico purificado) , las sales de fósforo como ortofosfatos , polifosfatos o metafosfatos pueden ser utilizados.

Otro reactivo para el proceso es el sulfato de aluminio comercial. El sulfato de aluminio puede ser obtenido de la reacción entre la alúmina (óxido de aluminio hidratado) con ácido sulfúrico concentrado (H2S04 al 98 %) , y luego se aclara y se almacena a una concentración del 28 % de A1203. Para que la reacción tenga características cinéticas favorables, el sulfato de aluminio es diluido con agua tratada al 0.5 % de Al203. Como una alternativa para este proceso, la fuente de aluminio puede ser cualquier otra sal de aluminio, así como hidróxido de aluminio o aluminio en forma metálica.

La neutralización de la reacción se lleva a cabo con una solución de hidróxido de sodio, que puede ser comprada comercialmente a diferentes concentraciones. Una concentración del 50 % de NaOH puede ser comprada y diluida. Por ejemplo, en la primera fase de la reacción, cuando los reactivos iniciales son mezclados, el hidróxido de sodio puede ser utilizado en la concentración de 20 % de NaOH. En la segunda fase de la reacción, debido a la necesidad de una sintonización fina de la acidez del producto, una solución de hidróxido de sodio con 0.5 % de NaOH puede ser utilizada. Como un neutralizador alternativo, se puede utilizar hidróxido de amonio o carbonato de sodio (sosa) .

En un aspecto, una reacción química conduce a la formación de ortofosfatos de hidroxoaluminio, ya sea puros o mezclados (por ejemplo, Al (OH) 2 (H2P04) o Al (OH) (HP04) . La reacción, como se describe, se lleva a cabo por medio de la mezcla de los tres reactivos, es decir, la solución de ácido fosfórico, la solución de sulfato de aluminio, y la solución de hidróxido de sodio. Los reactivos son dosificados en un reactor, que contiene típicamente un sistema de desplazamiento oscilatorio, durante un periodo de 30 minutos. Durante la adición de los reactivos en el reactor, el pH de la mezcla es controlado dentro de un intervalo de 1.4 a 4.5 y a una temperatura de la reacción, entre 35 °C y 40 °C. La reacción se complementa después de 15 minutos de la mezcla de reacción. En este período, el pH de la mezcla puede ser ajustado a 3.0 hasta 5.0, con la adición de hidróxido de sodio más diluido. En esta modalidad, la temperatura está preferentemente abajo de aproximadamente 40 °C. Al final de la reacción, la suspensión formada debe contener una relación molar entre los alimentos de fosforo : aluminio en un intervalo de 1.1 a 1.5.

Después de la formación del ortofosfato de aluminio, la suspensión que contiene alrededor de 6.0 % hasta 10.0 % de los sólidos, con una temperatura aproximada máxima de 45 °C, y la densidad en un intervalo de 1.15 hasta 1.25 g/cm3, es bombeada a un filtro prensa convencional. En el filtro prensa, la fase líquida (algunas veces referida como el "licor") es separado de la fase sólida "frecuentemente referida como la "torta") . La torta húmeda, que contiene aproximadamente 18 % hasta 45 % de los sólidos, y todavía posiblemente contaminado con la solución de sulfato de sodio, es mantenida en el filtro para el ciclo de lavado. El concentrado filtrado, que es básicamente una solución concentrada de sulfato de sodio, es extraída del filtro y almacenada para uso futuro.

En una modalidad, el lavado de la torta húmeda es efectuado en el propio filtro y en las tres etapas del proceso. En el primer lavado ("lavado de desplazamiento") la parte más grande de la substancia filtrada que está contaminando la torta es removida. La etapa de lavado es efectuada utilizando el agua tratada sobre la torta a una velocidad de flujo de 6.0 m3 del agua/tonelada de la torta seca. Una segunda etapa de lavado, también con el agua tratada y con un flujo de 8.0 m3 de agua/tonelada de la torta seca, puede ser llevada a cabo para reducir adicionalmente , sino es que para eliminar, los contaminantes. Y, finalmente, una tercera etapa de lavado utilizando una solución ligeramente alcalina puede ser llevada a cabo. Tal tercera etapa de lavado puede ser efectuada para la neutralización de la torta y para mantener su pH en el intervalo de 7.0. Finalmente, la torta puede ser soplada con aire comprimido durante un cierto período de tiempo. En ciertas modalidades, el producto húmedo comprende entre 35 °C y 45 CC de sólidos.

En un aspecto, la dispersión de la torta puede ser procesada de tal manera que la torta del filtro, húmeda y lavada, y que contiene aproximadamente 35 % de sólidos, es extraída del filtro prensa por una banda transportadora y transferida a un reactor/agente dispersante. La dispersión de la torta es auxiliada por la adición de una solución diluida de pirofosfato de tetra-sodio.

Después de la etapa de dispersión, el producto es secado entonces, cuando el "lodo" de fosfato de aluminio, con un porcentaje de sólidos dentro del intervalo de 18 % a 50 %, es bombeado a la unidad de secado. En una modalidad, la remoción del agua del material puede ser llevada a cabo con equipo de secado, tal como un tipo de "turbo secador" por medio de la inyección de una corriente de aire caliente, a una temperatura de 135 °C a 140 °C, a través de la muestra. La humedad final del producto preferentemente debe ser mantenida en el intervalo de agua de 10 al 20 %.

En la siguiente etapa, el ortofosfato del aluminio seco, como A1(H3P04)3, es condensado por un tratamiento térmico para formar un polifosfato de aluminio hueco, es decir (Aln+2)/3 (Pn0(3n+i) ) , en donde "n" puede ser cualquier número entero mayor que 1, preferentemente, n es mayor que o igual a 4. En ciertas modalidades, n es mayor que o igual a 10. En otras modalidades, n es mayor que o igual a 20, menor que 100 o menor que 50. Esta etapa de proceso puede ser llevada a cabo por calentamiento del fosfato de aluminio, en un secador por rociado, en un intervalo de temperatura de 500 °C hasta 600 °C. Después de la polimerización, el producto puede ser enfriado y enviado a la unidad de micronización. En este punto, la etapa de micronización del producto puede ser llevada a cabo. Finalmente, el producto resultante que deja el secador es transferido a la unidad de molienda y acabado, molido en un triturador/clasificador, y su granulometría es mantenida en el intervalo de 99.5 % abajo de la malla 400.

En otro aspecto, las etapas en el proceso para la preparación del fosfato de aluminio utilizado en las composiciones de la solución incluye: la preparación de los reactivos principales utilizados en el proceso, tales como la solución de ácido fosfórico, hidróxido de aluminio hidratado sólido y una solución de aluminato de sodio; la adición de los reactivos en el reactor equipado con un sistema de desplazamiento oscilatorio para mantener la homogeneidad de la mezcla durante el proceso; el control, durante la adición de los reactivos en el reactor, de la temperatura y el pH de la mezcla y el tiempo de reacción; la filtración de la suspensión, el retiro por lavado de las impurezas presentes en la torta del filtro; la dispersión de la torta lavada en un dispersador adecuado; el secado de la pulpa dispersada en un turbo secador o secador por rociado, la micronización del producto secado a una granulometria promedio de 1.0 hasta 10 micrones; y la polimerización del producto seco por el tratamiento térmico del fosfato de aluminio en un calcinador. En ciertas modalidades, el proceso comprende una etapa de premezclado de las soluciones de ácido fosfórico y sulfato de aluminio antes de la adición al reactor. En ciertas modalidades, el fosfato o polifosfato de aluminio en los pigmentos puede ser preparado y utilizado como una pulpa de la suspensión (dispersión de contenido elevado de los sólidos, que fluye bajo la acción de la gravedad o bombas de presión baja) con 20-60 % o mayor de substancias no volátiles en peso; como el fosfato activado y micronizado con aproximadamente 10-30 %, en ciertas modalidades, 10, 12, 15, 17, 20, 25, ó 30 % de humedad; y también en la forma polimérica como polifosfato de aluminio calcinado y micronizado .

En una modalidad, el fosfato de aluminio amorfo es preparado por una reacción entre el ácido fosfórico y el hidróxido de aluminio. El proceso puede comprender además una etapa de neutralización. La etapa de neutralización puede ser llevada a cabo por aluminato de sodio.

En ciertas modalidades, el proceso para fabricar un polifosfato o fosfato de aluminio amorfo comprende hacer reaccionar el ácido fosfórico, hidróxido de aluminio y aluminato de sodio.

En una modalidad, el proceso para fabricar un fosfato o polifosfato de sodio amorfo comprende hacer reaccionar el fosfato de aluminio y el aluminato de sodio.

En una modalidad, la reacción comprende dos etapas. En la primera etapa, el ácido fosfórico reacciona con hidróxido de aluminio para producir fosfato de aluminio a un pH ácido. En una modalidad, el fosfato de aluminio es producido como un fosfato de aluminio soluble en agua. En ciertas modalidades, el pH del fosfato de aluminio soluble en agua es menor que aproximadamente 3.5. En ciertas modalidades, el pH es de aproximadamente 3, 2.5, 2, 1.5 ó 1. En ciertas modalidades, el fosfato de aluminio es producido como una dispersión de sólido-líquido fina a un pH más elevado. En una modalidad, el pH es de aproximadamente 3, 4, 5, ó 6.

En una segunda etapa, la solución o dispersión de fosfato de aluminio acuoso, ácida, de la primera etapa química se hace reaccionar con aluminato de sodio. En ciertas modalidades, el aluminato de sodio es utilizado como una solución acuosa a un pH mayor que aproximadamente 10. En una modalidad, el pH de la solución de aluminato de sodio acuosa es de aproximadamente 11, 12 ó 13. En una modalidad, el pH de la solución de aluminato de sodio acuosa es mayor que aproximadamente 12. El fosfato de sodio y aluminio es generado como un precipitado sólido. En una modalidad, el fosfato de sodio-aluminio sólido tiene una relación molar P/Al = 0.85 y una relación molar de Na/Al = 0.50. En una modalidad, el fosfato de sodio-aluminio sólido tiene una relación molar P/Al = 1.0 y una relación molar Na/Al = 0.76. En ciertas modalidades, las moléculas con otras relaciones de la formulación pueden ser obtenidas por el mismo procedimiento .

En una modalidad, el hidróxido de aluminio hidratado sólido es agregado al ácido fosfórico en la primera etapa química. En otra modalidad, el hidróxido de aluminio hidratado sólido es agregado a la solución de aluminato de sodio, líquida, purificada, para formar una solución coloidal. En otra modalidad, el hidróxido de aluminio hidratado sólido es agregado directamente a una suspensión sólida o sólida-líquida en agua en la segunda etapa de reacción. En ciertas modalidades, la reacción se lleva a cabo en una sola etapa.

En ciertas modalidades, el reactor para efectuar la segunda etapa de la reacción, es decir, la reacción de una solución o dispersión de fosfato de aluminio acuosa ácida de la primera etapa química con aluminato de sodio, tiene un funcionamiento de tensión por cizallamiento y mezclado muy elevado para mezclar los reactivos y para generar un precipitado sólido con la distribución del tamaño de partícula deseado. En ciertas modalidades, las propiedades de dispersión del reactor podrían ser ajustadas para los requerimientos del proceso de secado por rociado. En una modalidad, el reactor es un CS-TR (reactor de tanque agitado continuo) .

La solución de aluminato de sodio para su uso en el proceso provisto aquí puede ser obtenido por los métodos conocidos por aquellos con experiencia en el arte. En una modalidad, la solución de aluminato de sodio es un producto químico estándar que resulta de la primera etapa en el proceso de Bayer en la extracción de alúmina (Al203) del mineral de bauxita, llamado frecuentemente la "solución llena de sodio purificado" . Esta solución de aluminato de sodio acuosa, líquida, está saturada a temperatura ambiente y estabilizada con hidróxido de sodio, NaOH. Las composiciones típicas son: aluminato de sodio, 58 hasta 65 % en masa (25 hasta 28 % de A1203) e hidróxido de sodio, 3.5 a 5.5 % en masa (2.5 a 4 % en masa de NaO libre). En ciertas modalidades, la misma tiene una relación molar de Na/Al desde aproximadamente 1.10 hasta 2.20 y tiene una cantidad pequeña de impurezas (dependiendo del origen de la Bauxita: Fe = 40 ppm, metales pesados = 20 ppm, y cantidades pequeñas de aniones, Cl" y S042") . En ciertas modalidades, la solución acuosa de aluminato de sodio tiene una relación molar de Na/Al de aproximadamente 1.10, 1.15, 1.20, 1.25, 1.30, 1.35, 1.40, C 1.45, 1.50, 1.55, 1.60, 1.65, 1.70, 1.75, 1.80, 1.85, 1.90, 1.95, 2.0, 2.05, 2.10, 2.15 ó 2.2. El color de la solución, en ciertas modalidades, es ámbar. En ciertas modalidades, la viscosidad de la solución es de aproximadamente 100 cP. En ciertos aspectos, la solución de aluminato de sodio es purificada por filtración con pulido. En ciertas modalidades, la solución de aluminato de sodio es regenerada a partir del hidróxido de aluminio sólido e hidróxido de sodio.

El hidróxido de aluminio hidratado sólido es obtenido por los métodos conocidos por una persona con experiencia en el arte. En una modalidad, el hidróxido de aluminio es una substancia química industrial producida por el proceso de Bayer. El hidróxido de aluminio hidratado sólido puede ser obtenido a partir de la "solución llena aluminato de sodio purificado" por precipitación, que es efectuada por medio del enfriamiento de la solución. En una modalidad, el aluminato de sodio así producido tiene un nivel bajo de impurezas y una cantidad variable de humedad (cationes de aproximadamente 70 ppm) . Los cloratos en una cantidad de aproximadamente 0.85 % en masa y sulfatos de aproximadamente 0.60 % en masa (estas impurezas son determinadas por el nivel de purificación de la "solución llena aluminato de sodio purificado" y el agua total, la hidratación y la humedad, aproximadamente 22.0 hasta 22.5 % en masa. En un aspecto, ambas materias primas son productos industriales primarios estándares, solo la primera y segunda etapas del procesamiento de Bauxita, (instalación) producidas en cantidades favorables para los procesadores de la Bauxita.

En una modalidad, la reacción química conduce a la formación del fosfato de aluminio y sodio (Al (OH) 0i7Na0.7 (P04) .1.7H20) . Después de la formación del fosfato de sodio y aluminio, la suspensión que contiene alrededor de 6.0 % hasta 10.0 % de sólidos, con una temperatura aproximada máxima de 45 °C, y una densidad en un intervalo de 1.15 hasta 1.25 g/cm3, es bombeada a un filtro prensa convencional. En una modalidad, la suspensión contiene aproximadamente 5-30 , 10-30 % o 15-25 % de sólidos. En una modalidad, la suspensión contiene aproximadamente 15-25 % de sólidos. En una modalidad, la densidad de la suspensión está en un intervalo de 1 a 1.3 ó 1.10 a 1.20 g/cm3. En el filtro prensa, la fase líquida (algunas veces referida como el "licor") es separada de la fase sólida (algunas veces referida como la "torta") . La torta húmeda que contiene aproximadamente 35 % a 45 % de sólidos, en ciertas modalidades, aproximadamente 35, 40 ó 45 % de sólidos, es mantenida en el filtro para el ciclo de lavado.

En una modalidad, el lavado de la torta húmeda es efectuado en el propio filtro y en dos a tres etapas de proceso. En el primer lavado (lavado de desplazamiento") la parte más grande de la sustancia filtrada que está contaminando la torta es removida. La etapa de lavado es efectuada utilizando agua tratada sobre la torta a una velocidad de flujo de 6.0 m3 de agua/tonelada de la torta seca. Una segunda etapa de lavado también con agua tratada y con un flujo de 8.0 m3 de agua/tonelada de la torta seca, puede ser llevada a cabo para reducir los contaminantes. Y, finalmente una tercera etapa de lavado puede ser llevada a cabo con el agua para reducir adicionalmente los contaminantes. Finalmente, la torta puede ser soplada con aire comprimido durante un cierto período de tiempo. El producto húmedo debe presentar entre 35 % y 45 % de los sólidos .

A continuación, en esta modalidad particular, la dispersión de la torta puede ser procesada de tal manera que la torta del filtro, húmeda y lavada, sea extraída del filtro prensa con la banda transportadora y transferida a un reactor/dispersador .

En ciertas modalidades, la dispersión de la torta es auxiliada por la adición de un agente dispersante, tal como una solución de polifosfato de sodio.

En una modalidad, después de la etapa de dispersión, el producto es enviado, cuando la "suspensión" de fosfato de aluminio, con un porcentaje de sólidos dentro del intervalo de 30 ¾ a 50 I, es bombeada a la unidad de secado. En otra modalidad, la remoción del agua del material se puede llevar a cabo con un equipo de secado, tal como un "turbo secador" por medio de una inyección de una corriente de aire caliente, o un "secador por rociado" a una temperatura de 80 °C a 350 °C, a través de la muestra. La humedad final del producto puede ser mantenida en 10 % a 20 % del intervalo de agua.

En ciertas modalidades, la siguiente etapa del proceso incluye la calcinación del producto. En esta etapa, los iones de ortofosfato del fosfato de aluminio seco padecen la condensación hasta los iones de polifosfato (difosfato, trifosfato, tetrafosfato, n-fosfato en donde "n" puede ser un número entero mayor que 1, en ciertas modalidades, n es mayor que o igual a 4) . En una modalidad, n es mayor que o igual a 10. En otra modalidad, n es mayor que o igual a 20. En una modalidad, n es menor que 100. En otra modalidad n es menor que 50. Esta etapa de proceso es llevada a cabo por el calentamiento del fosfato de aluminio, en un calcinador, en un intervalo de temperatura de aproximadamente 500 °C a 600 °C. Después de la polimerización, el producto puede ser enfriado rápidamente y enviado a la unidad de trituración. En este punto, se puede llevar a cabo la etapa de trituración del producto.

Finalmente, el producto resultante que deja el calcinador es transferido a la unidad de molienda y acabado, molido en un triturador/clasificador, y su granulometría mantenida en el intervalo de 99.5 % abajo de malla 400.

En ciertas modalidades, la micronización del producto seco se lleva a cabo a una granulometría promedio de 5.0 hasta 10 micrones o de entre aproximadamente 0.1 hasta aproximadamente 5 micrones.

Procesos para la preparación de composiciones en suspensión de fosfato de aluminio Las composiciones de la suspensión de fosfato de aluminio que comprenden fosfato de aluminio amorfo y uno o más agentes dispersantes, pueden ser preparados por cualquiera de los métodos conocidos por una persona con experiencia en el arte. En una modalidad, la composición de la suspensión comprende aproximadamente 40 hasta aproximadamente 70 % en peso de fosfato de aluminio por el peso total de la composición y se prepara mezclando: i) una suspensión de la materia prima que comprende aproximadamente 30 % en peso de fosfato de aluminio; ii) polvo de fosfato de aluminio, por ejemplo, obtenido por el proceso descrito anteriormente; y iii) un agente dispersante.

En una modalidad, la suspensión de la materia prima contiene aproximadamente 30-40 % en peso del fosfato de aluminio amorfo. La suspensión de la materia prima puede ser preparada por ejemplo como se describió en los procesos anteriores .

En ciertas modalidades, las composiciones de la suspensión que comprenden fosfato de aluminio y uno o más agentes dispersantes son preparados mezclando: i) un polvo de fosfato de aluminio amorfo, ii) un agente dispersante o una mezcla de agentes dispersantes y iii) un solvente. En ciertas modalidades, el solvente es el agua. El polvo de fosfato de aluminio amorfo puede ser preparado, por ejemplo, por los procesos descritos anteriormente. La mezcla de la suspensión es agitada durante 10-25 minutos utilizando un dispersador adecuado, por ejemplo, un dispersador de Cowles, con una velocidad de agitación adecuada, por ejemplo una velocidad de agitación de 730 + 30 rpm para obtener una dispersión homogénea. Las composiciones ejemplares de la suspensión son descritas en el ejemplo 3.

Aplicaciones de las composiciones de la suspensión de fosfato de aluminio Las partículas de fosfato de aluminio en las composiciones de la suspensión descritas aquí demuestran propiedades mejoradas en ciertos aspectos. Por ejemplo, las partículas de fosfato de aluminio presentan vacíos, cuando las partículas son secadas, por ejemplo, a temperatura ambiente, o hasta 130 °C. En una modalidad, las partículas presentan vacíos cuando son secadas entre 40 °C y 130 °C. En otra modalidad, las partículas presentan vacíos cuando se secan entre 60 °C y 130 °C. En ciertas modalidades, las partículas presentan vacíos cuando se secan entre 80 °C y 120 °C. Además, las partículas de fosfato de aluminio tienen una estructura de núcleo y capa externa. En otras palabras, estas partículas tienen capas externas químicamente diferentes de sus núcleos. Esta propiedad es evidenciada por varias observaciones diferentes. En primer lugar, las imágenes de electrones inelásticos filtrados en la energía de las partículas en la región del plasmón (10-40 eV) , cuando se mide por el microscopio de transmisión electrónica, muestran líneas brillantes que rodean la mayoría de las partículas. Las mediciones de nanoindentación efectuadas en el microscopio con una fuerza de impulsos digitales (DPFM) muestra que las superficies de las partículas son más rígidas que el interior de la partícula.

Cuando una dispersión de tales partículas se seca bajo aire a temperatura ambiente o hasta 120 °C, las partículas de tamaño nano son formadas, las cuales tienen una estructura de núcleo y capa externa. Las partículas de tamaño nano muestran una coalescencia parcial en agregados de tamaño de micrones con formas irregulares. Tales partículas pueden ser observadas por microscopía electrónica analítica. Además, estas partículas contienen muchos vacíos dispersados como poros cerrados en su interior. Los núcleos de las partículas son más elásticos que las capas externas respectivas de las partículas. Este fenómeno es evidenciado por el crecimiento de los vacíos durante el calentamiento, mientras que el perímetro de las capas externas permanecen esencialmente inalterado .

Las composiciones de fosfato de aluminio descritas aquí pueden ser utilizadas como reemplazo para el dióxido de titanio (es decir, Ti02) . El dióxido de titanio es el pigmento blanco estándar común utilizado por casi todos los fabricantes involucrados en la formulación de pintura de látex. Las mediciones ópticas tomadas de las películas extendidas utilizando una pintura que contiene una carga usual de dióxido de titanio y una pintura en donde cincuenta por ciento de la carga de dióxido de titanio se reemplaza por fosfato de aluminio amorfo, demostraron que el fosfato de aluminio puede reemplazar al dióxido de titanio produciendo películas mientras que se preservan las propiedades ópticas de la película.

El fosfato de aluminio utilizado en las composiciones descritas aquí tiene un tamaño de partícula relativamente pequeño. Tales tamaños de partícula más pequeños permiten que las partículas se distribuyan extensamente en la película y se asocien íntimamente con la resina, con los rellenadores inorgánicos y consigo mismos, por lo cual se crean grupos que son los sitios para la formación de vacíos extensos cuando la pintura se seca. En algunas modalidades, las partículas de fosfato o polifosfato de aluminio están substancialmente libres de los poros abiertos mientras que contiene un número de poros cerrados. Como resultado, en tales modalidades, el volumen del macroporo es substancialmente menor que 0.1 cc/gramo.

La opacificacion de las películas de pintura a base de agua que utilizan fosfato de aluminio en algunas modalidades involucran características únicas. La película de recubrimiento única es una dispersión viscosa del polímero, fosfato de aluminio, dióxido de titanio y partículas rellenadoras . Cuando esta dispersión es vaciada como una película y secada, se comporta diferente que una pintura estándar (abajo de la concentración en volumen del pigmento, crítica, CPVC) . En una pintura estándar, la resina de temperatura de transición vitrea baja (Tg) es plástica a temperatura ambiente y sufre una coalescencia, de modo que la película de resina rellene los poros y los vacíos. Una pintura formulada con fosfato de aluminio, sin embargo, puede exhibir un comportamiento diferente. Se forman poros cerrados, como se describió aquí y esto contribuye al poder de recubrimiento de la película.

Se pueden formular varias pinturas utilizando las composiciones de fosfato de aluminio descritas en varias modalidades de aquí, solas o en combinación con otro pigmento, tal como dióxido de titanio. Una pintura comprende uno o más pigmentos y uno o más polímeros como los aglutinantes (algunas veces referido como el "polímero de aglutinación"), y opcionalmente varios aditivos. Existen pinturas solubles en agua y pinturas no solubles en agua. En general, una composición de pintura soluble en agua está compuesta de cuatro componentes básicos: el aglutinante, el portador acuoso, el(los) pigmento(s) y el(los) aditivo(s). El aglutinante es un material resinoso no volátil que es dispersado en el portador acuoso para formar un látex. Cuando se evapora el portador acuoso, el aglutinante forma una película de pintura que aglutina conjuntamente las partículas del pigmento y otros componentes no volátiles de la composición de pintura soluble en agua. Las composiciones de pintura solubles en agua pueden ser formuladas de acuerdo con los métodos y componentes descritos en la patente U.S. No. 6,646,058, con o sin modificaciones. La descripción de tal patente es incorporada para referencia en su totalidad aquí. Las composiciones de fosfato de aluminio descritas en varias modalidades de aquí pueden ser utilizadas para formular pinturas solubles en agua, solas o en combinación con dióxido de titanio.

Una pintura común es una pintura de látex que comprende un polímero de aglutinación, un pigmento de recubrimiento, y opcionalmente un agente espesante y otros aditivos. Nuevamente, las composiciones de fosfato de aluminio descritas en varias modalidades de aquí pueden ser utilizadas para formular pinturas de látex como un pigmento, solo o en combinación con dióxido de titanio. Otros componentes para la fabricación de una pintura de látex son descritos en las patentes U.S. No. 6,881,782 y No. 4,782,109, que son incorporadas aquí para referencia en su totalidad. A manera de ilustración, los componentes y métodos adecuados para la fabricación de pinturas de látex son explicadas posteriormente de manera breve .

En algunas modalidades, los polímeros de aglutinación adecuados incluyen monómeros insaturados etilénicamente copolimerizados en la emulsión que incluyen 0.8 % hasta 6 % del acrilato o metacrilato de ácidos grasos tales como metacrilato de laurilo y/o metacrilato de estearilo. Basado en el peso de los monómeros etilénicos copolimerizados, el aglutinante polimérico comprende 0.8 % hasta 6 % del metacrilato o acrilato de ácidos grasos, en donde las composiciones preferidas contienen 1 % a 5 % del acrilato o metacrilato de ácido graso copolimerizado que tiene una cadena de ácidos grasos alifáticos que comprende entre 10 y 22 átomos de carbono. En una modalidad, las composiciones del copolímero están basadas en metacrilato de ácido graso o copolimerizado. En otra modalidad, se utilizan metacrilato de laurilo y/o metacrilato de estearilo. En una modalidad, el metacrilato de laurilo es el monómero de elección. Otros metacrilatos de ácido graso útiles incluyen metacrilato de miristilo, metacrilato de decilo, metacrilato palmítico, metacrilato oleílico, metacrilato hexadecílico, metacrilato cetílico y metacrilato eicosílico, y metacrilatos alifáticos de cadena recta semejantes. Los metacrilatos o acrilatos de ácidos grasos típicamente comprenden ácidos grasos comerciales que se hicieron co-reaccionar con el ácido metacrílico o el ácido acrílico para proporcionar principalmente el metacrilato de la porción de ácido graso dominante con cantidades menores de otros acrilatos o metacrilatos de ácido graso.

Los monómeros insaturados etilénicamente polimerizables contienen una insaturación de carbono-carbono e incluyen monómeros de vinilo, monómeros acrílieos, monómeros alílieos, monómeros de acrilamida, y ácidos mono y dicarboxílicos insaturados. Los ásteres de vinilo incluyen acetato de vinilo, propionato de vinilo, butirato de vinilo, benzoatos de vinilo, acetatos de vinilo e isopropilo y ásteres de vinilo semejantes; los haluros de vinilo incluyen cloruro de vinilo, fluoruro de vinilo, y cloruro de vinilideno; los hidrocarburos aromáticos de vinilo incluyen estireno, metil estírenos y estírenos de alquilo inferior semejantes, cloroestireno, vinil tolueno, viníl naftaleno, y divinil benceno; los monómeros de hidrocarburos alifáticos de vinilo incluyen las alfa olefinas tales como etileno, propileno, isobutileno, y ciclohexeno así como dienos conjugados tales como 1, 3 -butadieno, metil-2 -butadieno, 1,3-piperileno, 2,3 dimetil butadieno, isopreno, ciclohexano, ciclopentadieno, y diciclopentadieno . Los éteres de vinil alquilo incluyen éter metil vinílico, éter isopropil vinílico, éter n-butil vinílico, y éter isobutil vinílico. Los monómeros acrílicos incluyen monómeros tales como los ásteres de alquilo inferior del ácido acrílico o metacrílico que tienen una porción de éster de alquilo que contiene entre 1 a .12 átomos de carbono así como derivados aromáticos de ácido acrílico y metacrílico. Los monómeros acrílicos útiles incluyen, por ejemplo, ácido acrílico y metacrílico, acrilato y metacrilato de metilo, acrilato y metacrilato de etilo, acrilato y metacrilato de butilo, acrilato y metacrilato de propilo, acrilato y metacrilato de 2-etil hexilo, acrilato y metacrilato de ciclohexilo, acrilato y metacrilato de decilo, acrilato y metacrilato de isodecilo, acrilato y metacrilato de bencilo, y varios productos de la reacción tales como butil fenilo, y éteres cresil glicidílicos que se han hecho reaccionar con ácidos acrílicos y metacrílieos , acrilatos y metacrilatos de hidroxi alquilo tales como acrilatos y metacrilatos de hidroxietilo e hidroxipropilo, así como acrilatos y metacrilatos de amino. Los monómeros acrílicos pueden incluir cantidades menores de ácidos acrílicos incluyendo ácido acrílico y metacrílico, ácido etacrílico, ácido alfa-cloroacrílico, ácido alfa-cianoacrílico, ácido crotónico, ácido beta-acriloxi propiónico, y ácido beta-estiril acrílico.

En otras modalidades, los polímeros útiles como el componente (a), el "polímero de aglutinación", de las pinturas de látex, son los productos de copolimerización de una mezcla de co onómeros que comprende los monómeros seleccionados de estireno, metil estireno, vinilo, o combinaciones de los mismos. En una modalidad, los comonómeros comprenden al menos 40 por ciento en mol de los monómeros seleccionados de estireno, metil estireno, o combinaciones de los mismos y al menos 10 por ciento en mol de uno o más monómeros seleccionados de acrilatos, metacrilatos, y acrilonitrilo . En otra modalidad, los acrilatos y metacrilatos contienen desde 4 hasta 16 átomos de carbono, tales como, por ejemplo, acrilato de 2-etilhexilo y metacrilatos de metilo. Los monómeros pueden ser utilizados en una proporción tal que el polímero final tenga una temperatura de transición vitrea (Tg) mayor que 21 °C y menor que 95 °C. En una modalidad, los polímeros tienen un peso molecular promedio ponderado de al menos 100,000.

En una modalidad, el polímero de aglutinación comprende unidades interpolimerizadas derivadas del acrilato de 2-metilhexilo. En otra modalidad, el polímero de aglutinación comprende unidades polimerizadas que comprenden desde aproximadamente 50 hasta 70 por ciento en mol de unidades derivadas de estireno, metil estireno, o combinaciones de las mismas; desde 20 hasta 30 por ciento en mol de las unidades derivadas de acrilato de 2-etilhexilo; y desde 10 hasta 30 por ciento en mol de unidades derivadas de acrilato de metilo, acrilonitrilo, o combinaciones de los mismos.

Los ejemplos ilustrativos de los polímeros de aglutinación adecuados incluyen un copolímero cuyas unidades interpolimerizadas son derivadas de aproximadamente 49 por ciento en mol de estireno, 11 por ciento en mol de alfa-metilestireno, 22 por ciento en mol de acrilato de 2-etilhexilo, y 18 por ciento en mol de metacrilatos de metilo con una Tg de aproximadamente 45 °C (disponible como la emulsión del polímero de Neocrilo XA- 6037 de ICI Americas, Inc., Bridgewater, N.J.); un copolímero cuyas unidades interpolimerizadas son derivadas de aproximadamente 51 por ciento en mol de estireno, 12 por ciento en mol de a-metilestireno, 17 por ciento en mol de acrilato de 2-etilhexilo, y 19 por ciento en mol de metacrilatos de metilo con una Tg de aproximadamente 44 °C (disponible como la emulsión del polímero Joncryl 537 de S.C. Johnson and Sons, Racine, is.); un terpolímero cuyas unidades interpolimerizadas son derivadas de aproximadamente 54 por ciento en mol de estireno, 23 por ciento en mol de acrilato de 2-etilhexilo, y 23 por ciento en mol de acrilonitrilo con una Tg de aproximadamente 44 °C (disponible como la emulsión del polímero Carboset TM. XPD-1468 de B.F. Goodrich Co.).En una modalidad, el polímero de aglutinación es Joncryl. TM. 537.

Como se describió anteriormente, las composiciones de fosfato de aluminio descritas aquí pueden ser utilizadas para formular pinturas de látex como un pigmento, solo o en combinación con otro pigmento.

Los pigmentos de recubrimiento adicionales, adecuados, incluyen pigmentos de recubrimiento, opacificadores , blancos y pigmentos orgánicos e inorgánicos coloreados. Los ejemplos representativos de los pigmentos de recubrimiento opacificadores , blancos, incluyen dióxido de titanio de rutilo y anatasa, lithopone, sulfuro de zinc, titanato de plomo, óxido de antimonio, óxido de zirconio, sulfato de bario, plomo blanco, óxido de zinc, óxido de zinc tratado con plomo, y semejantes, y mezclas de los mismos. En una modalidad, el pigmento de recubrimiento orgánico blanco es el dióxido de titanio de rutilo. En otra modalidad, el pigmento de recubrimiento orgánico blanco es el dióxido de titanio de rutilo que tiene un tamaño de partícula promedio entre aproximadamente 0.2 hasta 0.4 micrones . Los ejemplos de los pigmentos orgánicos coloreados son azul de ftalocianina y amarillo de nansa. Los ejemplos de los pigmentos inorgánicos coloreados son óxido de hierro rojo, óxido café, ocres, y ocres oscuros.

La mayoría de las pinturas de látex conocidas contienen agentes espesantes para modificar las propiedades reológicas de la pintura para asegurar buenas características de dispersión, manejo y aplicación. Los agentes espesantes adecuados incluyen un agente espesante no celulósico, en una modalidad, un agente espesante asociativo; en otra modalidad, un agente espesante asociativo de uretano.

Los agentes espesantes asociativos tales como, por ejemplo, copolímeros acrílieos expansibles de alquilo modificado hidrofóbicamente y copolímeros de uretano modificados hidrofóbicamente generalmente imparten más reología newtoniana a las pinturas en emulsión comparado con los agentes espesantes convencionales tales como, por ejemplo, agentes espesantes celulósicos. Los ejemplos representativos de los agentes espesantes asociados incluyen ácidos poliacrílicos (disponibles, por ejemplo, de Rohm & Haas Co., Philadelphia, Pa., como los modificadores de reología Acrysol RM-825 y QE-708) y atapulguita activada (disponible de Engelhard, Iselin, N.J. como Attagel 40) .

Las películas de pintura de látex son formadas por coalescencia del polímero de aglutinación para formar una matriz de aglutinación a la temperatura de aplicación de la pintura, ambiental, para formar una película libre de pegajosidad, dura. La coalescencia de los solventes ayuda a la coalescencia del aglutinante que forma una película, por la reducción de la temperatura de formación de la película. Las pinturas de látex preferentemente contienen un solvente de coalescencia. Los ejemplos representativos de los solventes de coalescencia incluyen 2 -fenoxietanol , dietilenglicol-éter butílico, ftalato de dibutilo, dietilenglicol , monoisobutirato de 2 , 2 , 4 -trimetil-1 , 1, 3-pentandiol, y combinaciones de los mismos. En una modalidad, el solvente de coalescencia es el dietilenglicol-éter butílico (butil carbitol) (disponible de Sigma-Aldrich, Milwaukee, Wis . ) o monoisobutirato de 2 , 2 , 4 -trimetil-1 , 1 , 3 -pentandiol (disponible de Eastman Chemica Co . , Kingsport, Tenn. , así como Texanol) , o combinaciones de los mismos.

El solvente de coalescencia es utilizado preferentemente a un nivel entre aproximadamente 12 hasta 60 gramos o aproximadamente 40 gramos del solvente de coalescencia por litro de pintura de látex o a aproximadamente 20 a 30 por ciento en peso basado en el peso de los sólidos del polímero en la pintura.

Las pinturas formulada de acuerdo con varias modalidades provistas aquí pueden comprender además los materiales convencionales utilizados en pinturas tales como, por ejemplo, un plastificante , agente anti-espumante , extendedor del pigmento, ajustador del pH; color de teñido, y biocida. Tales ingredientes típicos son listados, por ejemplo, en TECHNOLOGY OF PAINTS, VARNISHES AND LACQUERS, editado por C.R. Martens , R.E. Kreiger Publishing Co . , p. 515 (1974) .

Las pinturas son formuladas comúnmente con "extendedores funcionales" para incrementar la cobertura, reducir el costo, lograr durabilidad, alterar la apariencia, controlar la reología, e influir en otras propiedades deseables. Los ejemplos de los extendedores funcionales incluyen, por ejemplo, sulfato de bario, carbonato de calcio, arcilla, yeso, sílice, y talco.

Los extendedores funcionales más comunes para las pinturas mate de interiores son las arcillas. Las arcillas tienen un número de propiedades que las hacen deseables. Las arcillas calcinadas económicas, por ejemplo son útiles en el control de la viscosidad de cizallamiento bajo y tienen un área superficial interna grande, que contribuye al "recubrimiento en seco" . Pero, esta área superficial también está disponible para atrapar las substancias de teñido.

A causa de su tendencia a absorber las substancias del teñido, es preferible que las arcillas calcinadas sean utilizadas en las pinturas solamente en ¡las cantidades pequeñas requeridas para el control de la reología, por ejemplo, típicamente menores que aproximadamente la mitad del pigmento del extendedor total, o no son utilizados para nada. Los extendedores ejemplares para su uso en las pinturas descritas aquí son los carbonatos de calcio; que en cierta modalidad, son carbonatos de calcio molidos ultra-finos tales como, por ejemplo, Opacimite (disponible de ECC International, Sylacauga, Ala) , Supermite (disponible de Imerys, Roswell, Ga.), u otros que tienen un tamaño de partícula de aproximadamente 1.0 hasta 1.2 micrones . El carbonato de calcio ultra-fino ayuda a espaciar el dióxido de titanio óptimamente para el recubrimiento (véase, por ejemplo, K.A. Haagenson, "The effect of extender particle size on the hiding propierties of an interior látex paint" , American Paint & Coatings Journal, 4 de abril de 1988, pp. 89-94) .

Las pinturas de látex formuladas de acuerdo con varias modalidades descritas aquí pueden ser preparadas utilizando las técnicas convencionales. Por ejemplo, algunos de los ingredientes de la pintura son mezclados generalmente de manera conjunta bajo cizallamiento elevado para formar una mezcla referida comúnmente como "el material molido" por los formuladores de las pinturas. La consistencia de esta mezcla es comparable con aquella del lodo, que es deseable para dispersar eficientemente los ingredientes con un agitador de cizallamiento elevado. Durante la preparación del material molido, la energía de cizallamiento elevado es utilizada para fragmentar las partículas del pigmento aglomeradas .

Los ingredientes no incluidos en el material molido son referidos comúnmente como el "material descendido" . El material descendido usualmente es mucho menos viscoso que el material molido, y usualmente es utilizado para diluir el material molido para obtener una pintura final con la consistencia apropiada. El mezclado final del material molido con el material dejado típicamente se lleva a cabo con el mezclado de cizallamiento bajo.

La mayoría de los latices poliméricos son no estables durante el cizallamiento, y por lo tanto no son utilizados como un componente del material molido. La incorporación de los latices inestables en el cizallamiento en el material molido pueden conducir a la coagulación del látex, produciendo una pintura con grumos con poca o nada de capacidad de formación de la película. En consecuencia, las pinturas son preparadas generalmente por la adición del polímero de látex en el material descendido. Sin embargo, algunas pinturas formuladas de acuerdo con varias modalidades descritas aquí contienen polímeros de látex que son generalmente estables en el cizallamiento. Por lo tanto, las pinturas de látex pueden ser preparadas por la incorporación de algo o la totalidad del polímero de látex en el material molido. En una modalidad, al menos algo del polímero de látex es colocado en el material molido.

Los ejemplos de las composiciones de acuerdo con varias modalidades descritas anteriormente son presentados posteriormente. Nuevamente, una persona con experiencia en el arte reconocerá variantes que pueden ser utilizadas en las composiciones descritas aquí. Los siguientes ejemplos son presentados para ejemplificar las modalidades de la materia objeto reivindicada. Todos los valores numéricos son aproximados. Cuando los intervalos numéricos sean provistos, se debe entender que las modalidades fuera de los intervalos establecidos todavía pueden caer dentro del alcance de la invención. Los detalles específicos descritos en cada ejemplo no deben ser interpretados como las características necesarias de la invención.

Ejemplos Ejemplo ls Preparación del polvo de fosfato de aluminio 791 g del ácido fosfórico (81.9 % en peso de H3P04 o 59.3 % en peso de P205) se hacen reaccionar con 189 g de hidróxido de aluminio hidratado (85.3 % de Al(OH)3 o 58.1 % de A1203) en 210 g de agua a 80 °C durante 1 h (relación molar final de P/Al = 2.99) para obtener una solución de fosfato de aluminio acida. En la segunda etapa, se agregan simultáneamente 1155 g de una solución de aluminato de sodio, purificada, comercial (9.7 % de Al y 11.2 % de Na o 18.3 % en peso de Al203 y 15.7 % en peso de A120, Na/Al final = 1.36) con una solución de fosfato de aluminio acida a un recipiente agitado cargado con 1500 g de agua a temperatura ambiente.

El pH de la reacción final fue de 7.1 y la temperatura durante la reacción se mantuvo a 45 °C. La dispersión resultante se centrifugó (30 min, 2500 rpm -fuerza centrúfuga relativa: 1822 g) para remover el licor de la reacción, formando una torta que fue lavada con agua una vez (1000 g de agua de lavado) para dar una torta húmeda blanca (3300 g) con 27.0 % en peso del contenido de substancias no volátiles (902 g sobre una base seca siguiendo ASTM D 280) y pH 7.3. La suspensión fue secada por rociado produciendo 1090 g del polvo de fosfato de aluminio (casi 83 % en peso del contenido de substancias no volátiles) .

Ejemplo 2: Preparación de un polvo de fosfato de aluminio En este ejemplo, se preparan 535.0 kg de fosfato de aluminio. El producto húmedo se seca en un "turbo-secador" y presentó características de las partículas huecas con 15 % de humedad y una relación de P:A1 (fósforo: aluminio) de 1:1.50. 940.0 kg del fertilizante de ácido fosfórico que contiene 55.0 % de P205 fueron utilizados. En la fase de preparación inicial, la decoloración acida se llevo a cabo, la cual duró aproximadamente treinta minutos, a una temperatura de 85 °C. Para esta fase, se agregó una solución con 8.70 kg de peróxido de hidrógeno que contiene alrededor de 50 % de H202 al ácido. Luego, el ácido se diluye con 975.0 kg del agua de proceso, se enfría a una temperatura de 40 °C y luego se almacena a una concentración de 27.0 % de P205.

La fuente de aluminio empleada en esta aplicación fue una solución de sulfato de aluminio comercial que contiene 28 % de Al203. La solución se filtra y se diluye con agua de proceso. Específicamente, 884.30 kg de la solución de sulfato de aluminio y 1,776.31 kg del agua de proceso se combinan para crear una solución de aproximadamente 9.30 % de A1203.

Este experimento particular utilizó una solución diluida de hidróxido de sodio comercial que contiene 20.0 % de NaOH como un agente de neutralización. Específicamente, 974.0 kg de la solución de hidróxido de sodio con 50 % de NaOH y 1,461.0 kg del agua de proceso fueron mezclados. La mezcla final se enfría a 40 "C, Los tres agentes se mezclan simultáneamente, durante aproximadamente 30 minutos, en un reactor con 7,500 litros. Durante la adición de los reactivos en el reactor, la temperatura de la mezcla se mantuvo en el intervalo de 40 °C hasta 45 °C, el pH se controló para que permanezca en el intervalo de 4.0 a 4.5. Al final de la adición de los reactivos, la mezcla se mantiene por desplazamiento oscilatorio durante aproximadamente 15 minutos. El pH en este punto fue controlado en aproximadamente 5.0 con la adición de una solución de hidróxido de sodio que contiene 5.0 % de NaOH. La suspensión resultante fue de aproximadamente 7,000 kg con una densidad de 1.15 g/cm3, presentó 6.5 % de sólidos, que representó aproximadamente 455.0 kg del precipitado.

Luego, la suspensión se filtra en un filtro prensa conduciendo a 1,300 de la torta húmeda y 5,700 kg del material filtrado. El material filtrado consistió principalmente de una solución de sulfato de sodio (Na2S04) . La torta consistió de aproximadamente 35 % de sólidos. La torta se lava, directamente en el filtro prensa, con 3,860 litros del agua de proceso, a temperatura ambiente, siendo mantenida a una relación de lavado de aproximadamente 8.5 cm3 de la solución de lavado por tonelada de la torta seca. El material filtrado generado en el lavado de la torta se almacenó para uso futuro opcional o para el tratamiento del efluente. La torta extraída del filtro, aproximadamente de 1,300 kg, fue transferida entonces a un distribuidor (de aproximadamente 1,300 litros) a través de una banda transportadora. La dispersión, que contiene aproximadamente 35 % de sólidos, tuvo una densidad de 1.33 g/cm3 y una viscosidad de 80-200 cPs y podría ser utilizada como una suspensión para fabricar la pintura.

La suspensión de fosfato de aluminio dispersada, con aproximadamente 35 % de los sólidos, fue bombeada entonces a un turbo-secador . El producto fue calentado, a través de una corriente de aire caliente, a una temperatura de 135 °C. Aproximadamente 535.0 kg del ortofosfato de aluminio con 15 % de humedad fue producido. El producto final fue micronizado y su granulometría fue mantenida abajo de malla 400. El análisis final del producto seco presentó los siguientes resultados. El contenido de fósforo en el producto fue de aproximadamente 20.2 %; el contenido de aluminio fue de aproximadamente 13.9 %; el contenido de sodio fue de aproximadamente 6.9 % y el pH de la dispersión acuosa fue de aproximadamente 7.0; el contenido de agua fue de aproximadamente 15 %; la densidad del soporte de 2.20 g/cm3; y el diámetro promedio de las partículas del polvo fue desde 5 hasta 10 m.

Ejemplo 3: Preparación de la suspensión de fosfato de aluminio que contiene 51 % en peso de fosfato de aluminio y mediciones de la viscosidad Una suspensión de la materia prima que contiene 37.2 % en peso del contenido de las substancias no volátiles y un polvo de la materia prima de fosfato de aluminio que contiene 85.5 % en peso de substancias no volátiles fueron utilizados con los siguientes dispersantes en varias cantidades para preparar las muestras de fosfato de aluminio que contienen 51 % en peso y > 51 % en peso de fosfato de aluminio: i. Pirofosfato de tetrasodio (TSPP) ; Na4P207. ii. Hexametafosfato de sodio, Na(P03)x, nuclear. iii. Trifosfato de pentasodio, Na5P3Oio, Merck. iv. Fosfato de trisodio dodecahidratado, Na3P0 , Merck . v. Pirosfato de tetrapotasio (TKPP) K4P207. vi. Trifosfato de sodio y potasio, K4. es ao , preparado a partir de (iii) utilizando una resina de intercambio iónico (Dowex 50WX4-400) .

La solubilidad de los agentes dispersantes de fosfato en agua (% en peso) a 20-25 °C es provista en la tabla 2 posterior: Tabla 2: solubilidad de los agentes dispersantes de fosfato en agua Dispersante solubilidad en agua (% p) a 20-25 °C Pirofosfato de tetrasodio 5-6 (a> Hexametafosfato de sodio 20-30 (b) Trifosfato de pentasodio 13-15<a) Fosfato de trisodio dodecahidratado 25(b) Pirosfato de tetrapotasio 60( > (a) Enciclopedia de química industrial de Ullmann (b) Determinado utilizando los métodos estándares Preparación de la suspensión A) 51 % en peso de la suspensión de fosfato de aluminio sin el agente dispersante 52.0 g del polvo de la materia prima de fosfato de aluminio se agregaron lentamente a 140.0 g de la suspensión de la materia prima de fosfato de aluminio. El mezclado se hizo utilizando un dispersador de Cowles con la velocidad de agitación a 720 + 30 rpm; la adición del polvo tomó aproximadamente 25 minutos y la mezcla final se agita adicionalmente durante 15 minutos.

B) suspensiones de fosfato de aluminio al 51 % en peso con el dispersante Las soluciones de la materia prima con el dispersante se prepararon disolviendo cada sal de fosfato en agua destilada para dar las siguientes concentraciones: 5.0 % en peso de pirofosfato de tetrasodio, 20 % en peso de hexametafosfato de sodio, 11 % en peso de trifosfato de pentasodio, 7.7 % en peso de fosfato de trisodio dodecahidratado, 50 % en peso de pirofosfato de tetrapotasio, y 8 % en peso de trifosfato de sodio y potasio.

Las soluciones del dispersante de fosfato se agregaron a la suspensión de fosfato de aluminio de la materia prima para lograr la concentración del dispersante deseada. Luego, el polvo de fosfato de aluminio fue agregado a una suspensión del agente dispersante-fosfato de aluminio. Las cantidades de todos los componentes utilizados para preparar una suspensión de fosfato de aluminio al 51 % son listadas en las tablas 3 y 4.

Tabla 3: Composiciones de la suspensión de fosfato de aluminio con varios dispersantes: Agente Cton tración Materia Cantidad Cantidad Peso Dispersandel dispersante prima de de la del polvo total te en una solución la sussolución de (g) de fosfato de pensión del fosfato aluminio al 51 de fosdisperde % (% en peso) fato de sante (g) aluminio aluminio (g) Na3P04 0.24 150.00 7.50 82.50 240.00 0.50 200.00 23.00 129.00 352.00 Na^O? 0.10 100.00 3.00 49.00 152.00 0.27 140.00 12.00 70.00 222.00 0.50 140.00 26.00 94.00 260.00 0.97 140.00 70.00 150.00 360.00 1.49 70.00 100.00 165.00 335.00 4P2O7 0.25 100.00 0.72 46.00 146.72 0.51 100.00 1.50 47.00 148.50 0.99 100.00 3.00 49.00 152.00 1.54 100.00 4.80 51.50 156.30 NasPaOio 0.10 100.00 1.50 47.00 148.50 0.25 150.00 5.50 80.00 235.50 0.53 150.00 12.50 95.00 257.50 0.99 150.00 26.00 110.00 286.00 1.52 100.00 31.50 94.50 . 226.00 3.06 20.00 34.00 57.00 111.00 K4.65 ao.35p3 0 10 100 00 47.00 1.20 148 20 ??? 0 24 100 .00 49 .00 3. 10 152 10 0 52 100 .00 55 .00 7. 00 162 00 0 99. 100 .00 66 .00 15 . 00 181 00 1 51 100 .00 81 .00 26 .00 207 00 3 02 50. 00 87 .00 46 .00 183 00 Na (P¾)x 0 10 135 .00 1. 00 63 .00 199 00 0 29 140 .00 2. 60 34 .00 176 60 0 49 140 .00 5. 00 60 .00 205 00 1 00 140 .00 11 .00 70 .00 221 00 1 51 140 .00 18 .00 80 . 00 238 00 3 04 100 .00 35 .00 95 .00 230 00 Tabla 4 : Composiciones de la suspensión de fosfato aluminio con mezclas del dispersante : Tabla 5 : Composiciones de la suspensión con > 51 % en peso de fosfato de aluminio Mediciones de la viscosidad La viscosidad de las composiciones de la suspensión de fosfato de aluminio al 51 % se midió utilizando un reómetro Rheoterm 115 (Contraves) . La muestras de la suspensión de fosfato de aluminio al 51 % se agitan durante 15 minutos utilizando un dispersador de Cowles, con un ajuste de la velocidad de agitación a 730 + 30 rpm. Luego, la muestra se agrega a un recipiente de geometría cilindrica coaxial y el husillo se coloca dentro del recipiente . La muestra se dejó en reposo durante 1 hora a 25 °C. Luego se tomaron las lecturas de la viscosidad a las velocidades de cizallamiento de 100 , 300 y 500 s"1 y se proporcionaron en las tablas 6 y 7.

Tabla 6 : Comportamiento de la viscosidad y sedimentación de las composiciones de la suspensión de fosfato de aluminio al 51 % preparadas con varios dispersantes : Después de 3 horas de reposo a temperatura ambiente (23 + 2 °c) . % de la altura ocupada por el sedimento.

Na5P3O10 (0.98 %) y Na(P03)x (0.49 % en peso) Na5P3Oio (0.50 %) y Na(P03)x (0.99 % en peso) Tabla 7 : Comportamiento de la viscosidad y sedimentación de las composiciones de la suspensión que comprende > 51 % de fosfato de aluminio preparado con dispersantes de trifosfato de pentasodio 7 , y la figura 1 , los dispersantes de hexametaf ostato de sodio y trifosfato de pentasodio produj eron viscosidades inferiores para la suspensiones de fosfato de aluminio al 51 % en peso . La mayoría de las muestras durante el reposo padecieron la formación del gel , pero los geles formados fueron mucho más débiles que el gel formado en una suspensión de fosfato de aluminio al 51 % en peso sin el dispersante . Los geles formados no fluyeron baj o la fuerza de la gravedad pero los mismos fueron adelgazados fácilmente cuando se sometieron a cizallamiento . El trifosfato de sodio y potasio , K4.65Na0.35P30io , también produjeron una viscosidad inferior para la suspensión de fosfato de aluminio al 51 % con dos beneficios: (i) ninguna sedimentación a una concentración de 1 % en peso, y (ii) el gel formado fue mucho más débil que la solución con trifosfato de pentasodio. En el caso de la suspensión de fosfato de aluminio al 51 % en peso con a2P3Oi0 y K4.65 ao.35P30i0 , a una concentración más elevada del dispersante, la reducción de la viscosidad fue excesiva, permitiendo la formación del sedimento empacado.

El incremento del contenido de sólidos de la composición en suspensión con 2P3O10 pareció que evita la sedimentación pero la viscosidad se incrementó considerablemente y la suspensión se convirtió en un gel que no fue adelgazado fácilmente. En ciertas modalidades, la concentración útil más elevada del fosfato de aluminio en la suspensión es de aproximadamente 54 % en peso con aproximadamente 1.5 % en peso de a2P3Oi0 (segunda linea, tabla 7) .

La mayoría de las suspensiones al 51 % en peso analizadas tuvieron sus viscosidades incrementadas después de pruebas de envejecimiento acelerada (7 días a 54 °C) ; sin embargo, la viscosidad todavía fue más elevada para la suspensión sin el dispersante. Las composiciones de la suspensión con Na(P03)x a 1.0 y 1.5 % en peso no mostró un incremento significativo en la viscosidad después de la prueba de envejecimiento. Las suspensiones después de 3 semanas a temperatura ambiente (véase la figura 2) no mostraron ninguna correlación con las pruebas aceleradas en el horno (7 días a 54 °C) .

La composición de la suspensión al 51 % en peso sin el dispersante redujo su viscosidad después de la preparación y las suspensiones con la concentración inferior del dispersante (0.25 y 0.50 %) tiende a incrementar sus viscosidades con el transcurso del tiempo excepto Na5P3Oi0 que mantuvo su valor inicial. Por otra parte, en las suspensiones al 51 % en peso con el pirofosfato de tetrasodio y Na(P03)x a una concentración más elevada (1.0 y 1.5 %) , las viscosidades tendieron a reducirse desde su valor inicial .

En ciertas modalidades, el intervalo de la viscosidad adecuado para preparar la suspensión de fosfato de aluminio al 51 % es de 900 hasta 1150 cPs. En este intervalo, se forma un gel débil en las suspensiones durante su uso y la sedimentación no es observada.

En la película seca de la pintura, típica, el pigmento y las partículas rellenadoras son dispersadas en la película de resina. El poder de recubrimiento depende ampliamente de los índices de refracción y los tamaños de la partícula. Como se mencionó el dióxido de titanio es comúnmente el pigmento blanco estándar a causa de su gran índice de refracción y de la ausencia de la absorción de la luz en la región visible. Una película seca de una pintura formulada con las composiciones de fosfato de aluminio en algunas modalidades provistas aquí tiene varias diferencias de la película seca de la pintura, típica. En primer lugar, la película con el fosfato de aluminio no es solo una película de resina. La misma está formada en lugar de esto por la combinación de una resina y fosfato de aluminio. Por consiguiente la misma es una película de nanocompuesto que combina dos fases de interpenetración con diferentes propiedades para lograr beneficios sinergísticos , que se relacionan a las propiedades mecánicas de la película y la resistencia al agua y otros agentes agresivos. En segundo lugar, el buen poder de recubrimiento de la película es obtenido a contenidos inferiores del dióxido de titanio, a causa de que la película contiene una cantidad grande de los poros cerrados que dispersan la luz. Además, si una partícula de dióxido de titanio está adyacente a uno de estos vacíos, se dispersará más que si estuviera totalmente rodeada por la resina, debido al gradiente más grande del índice de refracción. Esto crea un sinergismo entre el fosfato de aluminio novedoso y el dióxido de titanio, siempre que esté relacionado con el poder de recubrimiento.

En las pinturas que comparan una película seca de pintura, estándar, con una película con fosfato de aluminio, una formulación del mercado estándar de una pintura acrílica semi-mate es elegida y el dióxido de titanio es reemplazado progresivamente por un producto de fosfato de aluminio. El contenido de agua y otros componentes de la pintura son ajustados cuando sea requerido. Varias de las modificaciones en la fórmula en esta modalidad están relacionadas con el uso reducido del modificador de la reología/agente espesante, del agente dispersante, la resina acrílica y el agente de coalescencia.

Como se demostró anteriormente, las modalidades descritas aquí proporcionan composiciones que comprenden una suspensión de fosfato de aluminio que comprende aproximadamente 40-70 % de substancias no volátiles y uno o más agentes dispersantes.

Aunque la materia objeto ha sido descrita con respecto a un número limitado de modalidades, las características específicas de una modalidad no deben ser atribuidas a otras modalidades de la invención. Ninguna modalidad única es representativa de todos los aspectos de la invención. En algunas modalidades, las composiciones o métodos pueden incluir numerosos compuestos o etapas no mencionados aquí. En otras modalidades, las composiciones o métodos no incluyen, o están substancialmente libres de, cualesquiera compuestos o etapas no enumerados aquí . Existen variaciones y modificaciones de las modalidades descritas. El método de fabricación de las resinas o pigmentos se describe que comprende un número de actos o etapas. Estas etapas o actos pueden ser practicadas en cualquier secuencias u orden a menos que se indique de otra manera. Finalmente, cualquier número descrito aquí debe ser interpretado que significa aproximadamente, sin importar si la palabra "aproximadamente" o "de manera aproximada" es utilizada en la descripción del número. Las reivindicaciones anexas intentan cubrir la totalidad de estas modificaciones y variaciones que se consideran que están dentro del alcance de la invención.

Se hace constar que con relación a esta fecha el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones :

1. Una suspensión, caracterizada porque comprende partículas de fosfato de aluminio amorfas y un agente dispersante, en donde la concentración del fosfato de aluminio es de aproximadamente 40 hasta aproximadamente 70 % en peso y la concentración del dispersante es menor que aproximadamente 3.5 % en peso, basado en el peso total de la suspensión.

2. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la concentración del dispersante es menor que aproximadamente 2 % en peso basado en el peso total de la suspensión.

3. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la concentración del dispersante es menor que aproximadamente 1 % en peso basado en el peso total de la suspensión.

4. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la concentración del dispersante es desde aproximadamente 0.1 hasta aproximadamente 1 % en peso basado en el peso total de la suspensión .

5. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la concentración del dispersante es desde aproximadamente 0.25 hasta aproximadamente 1 % en peso basado en el peso total de la suspensión.

6. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la concentración del dispersante es de aproximadamente 0.25, 0.5, 0.75 ó 1 % en peso basado en el peso total de la suspensión.

7. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la concentración de fosfato de aluminio es de aproximadamente 50 hasta aproximadamente 60 % en peso basado en el peso total de la suspensión.

8. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la concentración de fosfato de aluminio es de aproximadamente 50, 51, 52, 53, 54, 55, ó 56 % en peso basado en el peso total de la suspensión.

9. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la concentración de fosfato de aluminio es de aproximadamente 51 % en peso y la concentración del dispersante es de menos de aproximadamente 1.5 % en peso basado en el peso total de la suspensión.

10. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el dispersante se selecciona de un agente dispersante de fosfato, un agente dispersante de borato, un agente dispersante de silicato, un agente dispersante de aluminato, un agente tensioactivo aniónico o no iónico, y una combinación de los mismos.

11. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el agente dispersante se selecciona de pirofosfato de tetrasodio, hexametafosfato de sodio, trifosfato de pentasodio, fosfato de trisodio dodecahidratado, pirofosfato de tetrapotasio, trifosfato de sodio y potasio y una combinación de los mismos.

12. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque tiene una viscosidad que varía desde aproximadamente 300 cPs hasta aproximadamente 3500 cPs medida a velocidades de cizallamiento de 100 s"1.

13. La suspensión de conformidad con la reivindicación 12, caracterizada porque la viscosidad es desde aproximadamente 900 cPs hasta aproximadamente 1150 cPs medida a velocidades de cizallamiento de 100 a"1.

14. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque las partículas de fosfato de aluminio presentan una densidad de soporte de aproximadamente 1.73-2.40 g/cm3.

15. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque las partículas de fosfato de aluminio presentan una densidad del soporte de menos de aproximadamente 1.95, 1.98, 2.00, ó 2.25 g/cm3.

16. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el fosfato de aluminio presenta una relación molar de fósforo con respecto al aluminio de aproximadamente 0.65 hasta 1.75.

17. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el fosfato de aluminio presenta una relación molar del fósforo con respecto al aluminio de aproximadamente 0.5 hasta 1.5.

18. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el fosfato de aluminio presenta una relación molar del fósforo con respecto al aluminio de aproximadamente 0.8 hasta 1.3.

19. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el fosfato de aluminio presenta una relación molar del fósforo con respecto al aluminio de aproximadamente 1.

20. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el fosfato de aluminio presenta un tamaño del radio de la partícula individual promedio de entre aproximadamente 5 y 80 nanometros.

21. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el fosfato de aluminio presenta 1 a 4 vacíos por partícula del fosfato de aluminio amorfo en la forma de polvo .

22. La suspensión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque el fosfato de aluminio comprende además un ión.

23. La suspensión de conformidad con la reivindicación 22, caracterizada porque el ión es el sodio.

2 . La suspensión de conformidad con la reivindicación 22, caracterizada porque el ión se selecciona de calcio, potasio, borato y aluminio.

25. Una composición de recubrimiento, caracterizada porque comprende un solvente y la suspensión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-24.

26. La composición de recubrimiento de conformidad con la reivindicación 25, caracterizada porque comprende además dióxido de titanio.

27. La composición de recubrimiento de conformidad con la reivindicación 26, caracterizada porque está substancialmente libre de dióxido de titanio.

28. La composición de recubrimiento de conformidad con la reivindicación 25, caracterizada porque el solvente comprende agua.

29. La composición de recubrimiento de conformidad con la reivindicación 25, caracterizada porque el solvente comprende un solvente polar.

30. La composición de recubrimiento de conformidad con la reivindicación 25, caracterizada porque el solvente comprende un solvente no polar .

31. La composición de recubrimiento de conformidad con la reivindicación 25, caracterizada porque el solvente comprende un solvente orgánico.

32. Un proceso para la preparación de una composición de la suspensión de fosfato de aluminio estable, caracterizado porque comprende: a) mezclar i) una suspensión de la materia prima que comprende aproximadamente 30 % en peso de fosfato de aluminio amorfo basado en el peso total de la suspensión; ii) polvo de fosfato de aluminio amorfo; y iii) un agente dispersante, y b) agitar con un agente dispersador a una velocidad de agitación de 500-2000 rpm.

33. Un proceso para la preparación de una composición de la suspensión de fosfato de aluminio, estable, caracterizado porque comprende: a) mezclar: i) polvo de fosfato de aluminio amorfo; y ii) un dispersante o una mezcla de agentes dispersantes y iii) agua, y b) agitar con un agente dispersador a una velocidad de agitación de 500-2000 rpm.

34. Un proceso para la preparación de una composición de la suspensión de fosfato de aluminio, estable, caracterizado porque comprende: i) una suspensión de la materia prima que comprende aproximadamente o menos de 30 % en peso de fosfato de aluminio amorfo basado en el peso total de la suspensión, ii) un agente dispersante o una mezcla de agentes dispersantes y iii) agua, en donde la suspensión tiene una viscosidad desde aproximadamente 900 hasta aproximadamente 1150 cPs a 100 s"1.

35. El uso de la suspensión de conformidad con la reivindicación 1, en una pintura, barniz, tinta de impresión, papel o plástico.

36. El proceso de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque el fosfato de aluminio amorfo es preparado por: combinar el ácido fosfórico con hidróxido de aluminio para producir fosfato de aluminio; y combinar el fosfato de aluminio con aluminato de sodio para formar el fosfato de aluminio amorfo.

37. El proceso de conformidad con la reivindicación 36, caracterizado porque antes de la etapa de la combinación con el aluminato de sodio, el fosfato de aluminio es provisto como una solución ácida que tiene un pH de menos de aproximadamente 3.

38. El proceso de conformidad con la reivindicación 37, caracterizado porque el aluminato de sodio es provisto como una solución que tiene un pH mayor que aproximadamente 10.

39. El proceso de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque el fosfato de aluminio amorfo es preparado por la combinación de ácido fosfórico con hidróxido de aluminio y aluminato de sodio .

40. El proceso de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado porque el fosfato de aluminio amorfo es preparado por: combinar el ácido fosfórico con hidróxido de aluminio para producir fosfato de aluminio; y combinar el fosfato de aluminio con aluminato de sodio para formar el fosfato de aluminio amorfo.

41. El proceso de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado porque el fosfato de aluminio amorfo es preparado por la combinación del ácido fosfórico con hidróxido de aluminio y aluminato de sodio.

42. El proceso de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque el fosfato de aluminio amorfo es preparado por: combinar el ácido fosfórico con hidróxido de aluminio para producir fosfato de aluminio; y combinar el fosfato de aluminio con aluminato de sodio para formar el fosfato de aluminio amorfo.

43. El proceso de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado porque el fosfato de aluminio amorfo es preparado combinando el ácido fosfórico con hidróxido de aluminio y aluminato de sodio.