El
talco y la pirofilita forman la base de un grupo de minerales industriales que
encuentran una amplia variedad de aplicaciones comerciales. La versatilidad de
los minerales de talco es debido a la composición altamente variable de los
depósitos encontrados alrededor del mundo. El Talco raramente ocurre en forma
pura; en grandes depósitos esta invariablemente asociado con otros varios
minerales. El acompañante más común es la tremolita, aunque otros varios
minerales, tales como serpentina, clorita, antofilita y actinolita, son a
menudo encontrados en las menas de talco.
El
talco es un silicato de magnesio hidratado con la fórmula química: Mg3SiO10(OH)2.
Teóricamente contiene 31,7% MgO, 63,5% SiO2 y 4,8%H2O. El
talco puro tiene una estructura similar a la mica y consiste de un “sándwich”
formado por una hoja o lámina de brucita y dos hojas de sílice, que forman
capas de silicato de magnesio eléctricamente neutras, unidas con valencias
secundarias débiles. El talco puro exhibe un clivaje basal perfecto y tiene una
sensación resbaladiza como consecuencia de las capas de silicato que se
deslizan una sobre otra.
Las
ocurrencias naturales de talco puro son relativamente raras. La mayoría de los
depósitos contienen porcentajes variados de pirita, magnetita, calcita y otros
óxidos. El talco de más alta pureza es derivado de las rocas sedimentarias de
carbonato de magnesio; el talco menos puro se obtiene de rocas ígneas ultra -
básicas.
El
talco ocurre como un mineral secundario y se forma por la hidratación de rocas
de magnesio y la alteración de minerales como piroxeno, anfiboles y olivino.
Comúnmente, los minerales asociados sumados a otros silicatos de magnesio son
los carbonatos como la calcita, dolomita y magnesita, cuarzo, hierro en forma
de pirita o de óxido; y, a veces, minerales de asbestos.
Los
cuerpos minerales de esteatita son cuerpos de talco relativamente puros,
compactos, macizos y cristalinos los cuales no deben contener más de un 1,5% de
calcita, 1,5% de óxidos de hierro y 4% de alúmina. Estos pueden ser aserrados,
perforados o trabajados con máquinas.
Aunque
el término es ampliamente utilizado para describir variedades de talco masivos,
en Estados Unidos la esteatita generalmente describe el tipo de talco que es
susceptible de aislamiento eléctrico. En India, la esteatita es usada como
sinónimo para todos los tipos de talco.
La esteatita también se aplica para describir cuerpos cerámicos de alto
contenido de talco que puede ser utilizado como aislante eléctrico.
La
piedra sapo describe bloques o talco masivo impuro. La tiza francesa es una
variedad masiva y blanda de talco utilizable en la fabricación de crayones.
Lava es un termino utilizado para designar un bloque de talco o productos
terminados obtenidos a partir de un bloque de talco.
El
talco blando y plano es un producto de la alteración de carbonatos de magnesio
sedimentarios, el cual contiene frecuentemente clorita. Es el material talcoso
mayoritariamente usado. El talco tremolítico, a veces llamado “talco duro” es
una mena de talco laminado o macizo, con contenido de calcita entre 6 y
10%, y algo de dolomita. Consiste de
varios porcentajes de talco plano blando, talco de grupo de la serpentina y
materiales anfiboliticos no asbestiformes. Encuentra usos en cerámicos y
pinturas, pero no se adecua para usar en papel o plásticos.
Las
menas de talco mezclado incluyen talco blando, una roca esquistosa blanca de
talco verdaderamente blando, talco plano, serpentinas, dolomita, calcita y
muchas trazas de minerales. Las menas mezcladas de baja calidad están
típicamente compuesta de talco, clorita y dolomita.
La
asbestina es una mezcla de talco y asbestos tremolita con una composición
aproximada de 85% silicato de magnesio hidratado, 10% de silicato de calcio y
una variedad de porcentajes de carbonato de calcio. El término asbestina,
también, es vagamente aplicado a los talcos que contienen montos variables de
materiales fibrosos usados en la manufactura de pinturas. En el Reino Unido,
una parte del talco usado en pinturas es denominado asbetina, si bien contiene
materiales no fibrosos; este hecho se debe a la presencia de no abestiformes
análogos de minerales de asbesto.
Talco
fibroso es el nombre que se le da a cualquier mineral de talco con un contenido
significante de contaminantes asbestiformes.
El
talco puro es caracterizado por sus propiedades de superficie hidrofóbica, el
deslizamiento al tacto y su blandura: el talco es el standard de 1 en la escala
Moh. Algunos talcos comerciales son más duros por la presencia de impurezas y
minerales asociados como dolomita, calcita, tremolita y cuarzo. La forma de
cristal del talco puede ser foliada, laminar, fibrosa y maciza. Los talcos
crudos se encuentran en un rango por color que va desde el blanco hasta el
verde y el marrón, y hasta grados oscuros que se pulverizan en un polvo blanco.
Después de ser triturado presenta una gama de grados de brillantez: un ejemplo
típico de talco de alta calidad da una lectura del 90 al 95% en la escala de
brillantez de General Electric. El talco tiene un índice de refracción de 1,54
a 1,59 y un peso específico de 2,7 a 2,8. El talco puro es un mineral muy
alcalino con un pH de 9,0 a 9,5. Sin embargo, es soluble en ácido fosfórico
concentrado.
Pirofilita
Es
un silicato de alúmina hidratado con la fórmula química Al2Si4O10(OH)2.
Ocurre como una alteración hidrotermal o metasomática de las rocas
feldespáticas como las riolitas y dacitas. La pirofilita pura tiene una
composición de 28,3% Al2O3, 66,7% SiO2 y 5% H2O,
si bien rara vez ocurre en su forma pura. Existen tres formas comunes de menas
de pirofilita: láminas foliadas de granos finos que exhiben un clivaje plano;
agregados masivos esféricos de cristales pequeños (este tipo es preferido en el
uso en refractarios); y grandes cristales aciculares radiados (usados,
generalmente, en cargas y, de manera limitada, en refractarios).
La pirofilita es químicamente estable,
pero su forma física puede ser distorsionada fácilmente a través de medios
mecánicos. Al igual que el talco, pocas veces se encuentra en un estado
teóricamente puro y los análisis químicos de distintos depósitos pueden variar
considerablemente desde un SiO2 con un contenido de 56,7% en
Trasnvaal a 78,5% en Pambula, Australia, mientras el contenido de Al2O3
varía desde el 15,8% en Pambula a más del 33%. Las impurezas pueden ser una
contribución importante en aplicaciones de usos finales, por ejemplo, el
contenido de cuarzo puede estar en un rango de 5 al 70%, afectando la
abrasividad y refracción del producto.
Un
bloque macizo de pirofilita explotado en Sudáfrica es denominada piedra
preciosa. Es una pirofilita
criptocristalina compacta que contiene rutilo e impurezas carboníferas. La
agalmatolita, una forma maciza pura de pirofilita, se explota en Brasil y China.
La pirofilita se utiliza principalmente en la producción de materiales
refractarios y aislantes eléctricos.
Otros
minerales de talco
La
clorita es el nombre de un grupo de minerales de silicatos hidratados los
cuales se asemejan a la mica. Son típicamente verdes y contienen cantidades
significantes de hierro. Son formados a partir de minerales ricos en magnesio
como biotita a través de procesos hidrotermales y por agentes atmosféricos; a
partir de los minerales montmorillonita y la mica degradada en ambientes
marinos; aquellos que presenta una mejor estructura cristalina son encontrados
en sedimentos antiguos. Estructuralmente consisten de hojas de mica biotita
simple y brucita.
La
serpentina es un silicato de magnesio hidratado asociado a la roca serpentinita,
y tiene una fórmula general aproximada de 3MgO.2SiO2.2H2O.
La serpentina maciza no es verdaderamente cristalina pero comúnmente se la
asocia con este material teniendo una composición similar pero una estructura
de cristal mejorada.
El
crisolito posee una estructura tabular única, y da cuenta de más del 90% de la
producción comercial de asbestos. Otras variedades no tienen un valor
intrínseco pero pueden estar presentes conjuntamente con la serpentina maciza
en menas talcosas. Si bien es la variedad más importante, la serpentina en las
menas talcosas no es necesariamente el asbestos fibrosos crisotilo.
Antofilita
se denomina al grupo de anfíboles ortorómbicos. El color varía con el contenido
del hierro, pero son típicamente incoloros. Ocurren comúnmente en masas
fibrosas y a veces como masas asbestiformes o agujas prismáticas. Otros
minerales asociados incluyen cordierita, granate y cuarzo. Las variedades
asbestiformes son a veces usadas como asbestos pero no tienen un nombre
distintivo.
La
tremolita y la actinolita son anfiboles monoclínicos. La tremolita es un
anfíbol de calcio rico en magnesio que exhibe típicamente cristales prismáticos
largos y es encontrado naturalmente en una forma muy pura. Es producto de la
metamorfosis térmica y regional de las dolomitas silíceas y mármol. Las
actinolitas son composiciones intermedias entre la tremolita pura y la poco
común ferrotremolita pura. Las formas altamente fibrosas de tremolita y
actinolita son utilizadas como asbestos.
En la mayoría de los países,
la industria del papel es la principal consumidora de talco. Existen tres usos
principales de talco en esta industria: como cobertura, como control del pitch
y como carga. El talco para uso en la manufactura del papel debe ser suave,
químicamente inerte, alta reluctancia, siendo hidrofóbico y organofílico. En la
mayoría de los casos, el talco para cobertura debe ser de menos de 10 micrones,
para el control del pitch debe ser más fino que 1 micrón, y el talco usado como
carga no debe exceder los 20 micrones (aunque talcos con mas de 40 micrones son
a veces permitidos).
Históricamente, el talco ha
sido un importante material de carga para su uso en los productos de papel,
pero su consumo en este sector está declinando, mayormente por alternativas más
baratas.
Los minerales de talco están
siendo cada vez más procesados para lograr los requerimientos específicos de
las plantas de fabricación de papel, obteniéndose un numero grande de tipos de
talco para aplicaciones específicas. La innovación continua de productos dentro
de este sector, sea por un papel de mejor calidad o por hojas más livianas,
obliga a que los productores y procesadores a que deban revisar sus productos
regularmente para conocer los requerimientos cambiantes de los consumidores.
La cobertura en papel con
partículas minerales está encargada de proveer una suave superficie para la
impresión. Una película fina de pigmento fino mezclado con una solución
adhesiva es desparramada sobre la superficie de la hoja. Esta debe ser luego
prensada y super prensada para mejorar la terminación de la superficie. La
cobertura es llevada a cabo o como
parte del proceso de fabricación de papel o como una operación secundaria.
Originalmente todo la
cobertura no se realizaba como una operación secundaria, porque la planta de
cobertura trabajaba a menor velocidad que la fabrica para hacer el papel. Los
desarrollos tecnológicos produjeron procesos más veloces y en la actualidad, es
mayor el papel que se cubre como parte del proceso de fabricación del papel.
Las ventajas económicas de un proceso simple, conjuntamente con la erosión de
las diferenciales de precio entre papeles cubiertos y sin cubrir, produjeron un
considerable aumento en la proporción de papeles de impresión y escritura con
cobertura y un correspondiente incremento de la demanda de pigmentos de
cobertura.
El caolín y el carbonato de
calcio son los minerales de cobertura más ampliamente usados. El uso del talco
depende de la demanda de la industria de impresión. Las partículas de talco son
hidrofóbicas, y es inadecuado por lo
tanto para el uso en papel de impresión off - set. Los papeles para impresión
off - set tienden a usar caolín y carbonato de calcio los cuales son
naturalmente afines al agua. El talco es, sin embargo, frecuentemente usado como cobertura en papeles
rotogravados, que requieren papel hidrofóbico. En Europa, donde el papel
rotogravado es más común, el talco es más ampliamente utilizado como mineral de
cobertura en comparación con Estados Unidos, donde domina el off-set. Muchos de
los productores europeos lideres de papel rotograavado utilizan hoy talco como
pigmento de cobertura para sus productos de papel, y la demanda de pigmentos
cobertores está entre las 150.000 y 200.000 t. por año. El talco es usualmente
mezclado con el caolín en un índice de carga que va entre el 20 y el 40% para
reducir el coeficiente de fricción de
la superficie del papel. En esta aplicación el talco es aplicado como suspensión.
La oferta de talco en esta forma (suspensión) por parte de los productores es
limitada, sin embargo muchos usuarios realizan su propia suspensión a partir de
los gránulos de talco. En este producto se estima habrá una oferta creciente.
Tabla I:
Comparación de propiedades de los pigmentos cobertores
|
|
Talco |
Caolín |
Carbonato de calcio |
|
Densidad |
2,80 |
2,58 |
2,70 |
|
Tamaño de partículas: < 2mm >10mm |
45% 98% |
80% 99% |
90% 100% |
|
Forma de partículas |
Plana |
Plana, laminar |
Redonda |
|
pH de la suspensión |
9,0 |
6,5 |
9,2 |
|
Solubilidad en condiciones
ácidas |
Baja |
Ninguna |
Alta |
|
Afinidad al agua |
Baja |
Alta |
Moderada |
|
Energía de la superficie
(j/cm2) |
68-7- |
550-600 |
75-80 |
Fuente: Industrial Minerals “Pigments and extenders”,
1985
Para las aplicaciones como
cobertura, se requiere un talco con alta blancura y brillantez, pero la pureza
mineralógica no es crítica. Las distribuciones típicas del tamaño de partículas
son 99,995% por debajo de US 200 mallas o 99,99% por debajo de BS 300 mallas,
99,8% por debajo de 10mm y de 70 a 80% por debajo de 2mm.
Las propiedades del talco pueden ser alteradas por
peletización y por la adición de agentes húmedos al talco para incrementar la
afinidad al agua y ayudar a la dispersión en la suspensión. El talco menor a 10mm
puede ser dispersado en la suspensión para obtener el contenido sólido
requerido de la cobertura (alrededor del 65%). Los agentes húmedos, comúnmente
usados, permiten el uso del talco con la mayoría del los ligantes. También es
posible dispersar el talco en suspensiones tanto de caolín como de carbonato de
calcio si da cuenta de por lo menos 30% del total de la materia de
pigmento. El talco tiene la ventaja
sobre el caolín de producir una cobertura más resistente al agua, la cual es
más suave y densa. Las partículas de talco y caolín son suficientemente
similares como para permitirles ser sustituidas una por otra en sistemas de
cobertura estándar en almidón.
Tabla II:
Fórmula para la dispersión del talco
|
Talco |
100 partes |
|
Agentes de dispersión |
0,1-0,2 partes |
|
Agentes húmedos |
1,0-1,4 partes |
|
Agentes antiespumantes |
0,06-0,08 partes |
|
NaOH |
0,08 partes |
Fuente: Industrial Minerals “Pigments and extenders”,
1985
El pitch es el material resinoso presente en la
madera. Si el proceso de lavado de la pulpa falla en remover completamente el
pitch de la misma, las pequeñas partículas de pitch se aglomerarán y se pegarán
en la superficie de la máquina y obstruirán el tejido resultando en manchas
finas u otras fallas en la hoja de papel terminada.
El control del pitch por absorción involucra la
adición de un mineral inerte al stock en un estadio temprano del procesamiento
de la pulpa. Los agentes de control de
pitch tienen una elevada área de superficie
de naturaleza organofílica en la cual el pitch puede adherirse. Además, deben
ser hidrofóbicos, eléctricamente neutrales, no abrasivos, no afectar el pH, y
la temperatura o el balance químico del sistema de pulpa. Si bien, la bentonita
y las arcillas son utilizadas, el talco es el único mineral que satisface todos
los requerimientos. El talco domina el mercado del control del pitch.
La carga de papel con materiales no
fibrosos provee opacidad, brillantez y suavidad, y dependiendo de la naturaleza
de la carga produce una superficie receptiva para diversas tecnologías de
impresión. Adicionalmente, la utilización de cargas reduce el consumo de pulpas
más caras a través del uso de diluentes más económicos. El talco es usado de
forma menos frecuente en aplicaciones como carga de papel que sus principales
competidores, el caolín y el carbonato de calcio precipitado. Sin embargo, es
usado preferentemente cuando es encontrado localmente a buenos precios.
El talco, el caolín y el
carbonato de calcio precipitado o molido son las principales cargas para papel.
El consumo de otras cargas como baritina, diatomitas y yeso son menos comunes. El crecimiento en el uso de tecnologías
para la fabricación de papel neutrales o alcalinas tanto en Estados Unidos como
en Europa Occidental permitió que se extienda ampliamente el uso de carbonato
de calcio precipitado o molido. La pirofilita se utilizó mucho como carga de
papel en el lejano Este, particularmente en Japón, debido a los importantes
depósitos domésticos del mineral. Sin embargo, la pirofilita es muy abrasiva
para los equipos modernos de fabricación de papel y ha sido ampliamente
reemplazada por caolín en Japón.
Tabla III:
Propiedades físicas típicas de las cargas de talco
|
|
Ordinario |
Ultrafino |
|
Indice de refracción |
1,59 |
1,59 |
|
Peso específico (g/cm3) |
2,70 |
2,70 |
|
Brillo TAPPI (%) |
87 |
90 |
|
Area de superficie (m2/g) |
9 |
20 |
|
Abrasión Einlehner (mg) |
3-5 |
3,5 |
|
Tamaño de partículas,
Sedigraph |
70 |
8 |
|
+5mm (%) |
10 |
65 |
|
-2mm (%) |
10 |
1,5 |
Fuente: Roskill, The Economic of Talc, 1996.
Tabla
IV: Propiedades de
las cargas de papel
|
Cargas |
Indice de refracción |
Brillo seco |
Tamaño de partícula (mm) |
Peso Específico |
|
Talco |
1,57-1,59 |
70-97 |
0,3-5 |
2,70-2,80 |
|
Baritina |
1,64 |
95 |
2,5 |
4,48 |
|
Carbonato de calcio: - Molido - Precipitado |
1,49-1,66 1,49-1,66 |
94-97 96-99 |
1,2 0,5-1 |
2,70 2,70 |
|
Diatomita |
1,33 |
60-90 |
2-10 |
2,70 |
|
Yeso |
1,57 |
92-06 |
6-7 |
2,51 |
|
Caolín |
1,55 |
70-90 |
0,5-5 |
2,58 |
Fuente: Roskill, The Economic of talc, 1996.
El talco muestra muchas
ventajas sobre otras cargas en papel. Si bien, tiene un peso específico más
elevado que el caolín y el carbonato de calcio, exhibe mejores características
en la retención, debido a la forma plana de las partículas, suministrando su
menor deslizamiento para algunas operaciones de impresión. Además, requiere un
bajo uso de agentes de retención. Una ventaja posterior al procesamiento es que
el talco, siendo el estándar 1 en la escala Moh’s de dureza, es la carga menos
abrasiva.
Su principal desventaja en
comparación con el caolín y carbonato de calcio es su costo. Los caolines grado
carga cuestan entre US$20 y US$60 por tonelada más baratos que su equivalente
en talco cuyo precio ronda los US$110 a US$190 por tonelada. El carbonato de
calcio molido cuesta entre US$45 y US$70 la tonelada. El consumo de talco en
las aplicaciones de carga de papel ha declinado desde fines de los ’80 por el
precio diferencial del carbonato de calcio. Como resultado, la producción de
carbonato de calcio se incrementó para satisfacer la demanda de los productores
de papel que usan cargas más baratas. Los principales consumidores de talco
como carga en papel que empleaban entre 50 y 70.000 toneladas anuales de talco
hace diez años atrás, hoy informan de un uso de sólo 5 a 10.000 t, la mayoría
en el control del pitch.
También se descubrió que el
talco exhibe escasa absorción del aceite, baja porosidad y opacidad comparado
con sus principales cargas minerales competidoras. Parte de la investigación se
llevó a cabo en Europa y Estados Unidos para el uso de mezclas de carbonato de
calcio precipitado y talco como carga en papel. Se espera que esto lidere el incremento de la demanda de talco en
este sector.
Una aplicación del talco reciente y potencialmente
importante dentro de la industria del papel es en papeles de diario y gráficos
reciclados y sin tinta. El talco es crecientemente usado en plantas de
reciclaje de papel para remover goma y adhesivos de látex del papel de
desperdicio (particularmente revistas y catálogos). Debe ser finamente molido y
de muy alta pureza para una máxima absorción y mínima abrasión. Existe un
mercado potencial europeo de alrededor de 45.000 t de talco en esta industria.
La industria de plásticos proveyó de un mercado en rápida
expansión para los minerales de talco en la década pasada y aparece para
ofrecer la mejor perspectiva de crecimiento en el futuro con el consumo de
ciertas resinas, principalmente polipropileno, con un pronóstico de crecer
hasta el 20% por año. Se estima que la industria plástica mundial consume entre
500.000 y 600.000 t/año de talco. Este es usado, mayormente, en propilenos con
pequeñas cantidades usadas en nylons, poliéster, poliestireno, polietileno y
PVC.
Modificando los productos existentes pueden alcanzarse
mejoras significativas en el rendimiento y reducciones en los costos de
producción. Las principales áreas que están siendo exploradas para mejorar los
plásticos existentes son las referidas a dos resinas: reforzado con minerales
fibrosos y mezclado con minerales. En 1993, un 20% estimado de todos los
plásticos en el mercado sobrevino a uno o más de estas modificaciones.
La densidad es un factor importante ya que determina
la reducción en peso de resina que puede ser lograda. Las cargas tienen
densidades hasta tres o cuatro veces mas grandes que las resinas y ocupan un
volumen proporcionalmente más pequeño. La densidad del talco es de 2,8g/cm3.
Su valor de carga, el volumen cargado por un peso dado es el recíproco de la
densidad, 0,35cm3/g. La tabla IX lista las densidades de algunas de
las principales cargas minerales y resinas. El talco tiene una densidad similar
a los carbonatos y la mica, pero significativamente elevada con relación a los
asbestos, el caolín y la sílice.
Tabla
V: Densidades de las
principales cargas minerales y resinas
Carga Densidad
Carbonato de calcio 2,7
Cal 2,8
Caolín 2,6
Talco 2,8
Mica 2,8 a 3,0
Wolastonita 2,9
Sílice 2,65
Asbestos 2,5
a 2,6
Resina
ABS 1,02 a 1,06
Acetales 1,42
Epoxy 1,11 a 1,4
Formaldehído melanina 1,48
Nylon 6 1,12
a 1,14
El polipropileno (PP) es por lejos el mercado más
importante para el talco en la industria del plástico. El PP es comúnmente
cargado con un 20 a 40% de talco, si bien se han usado cargas de hasta el 50%.
El talco incrementa la resistencia a la flexibilidad del sistema cargado y
mejora la temperatura de deflexión al calor. El color y la resistencia a la
humedad del sistema han mejorado en el largo plazo, pero la terminación general
de la superficie del PP cargado con talco es a veces inadecuada para los
componentes donde la apariencia es crítica. Las propiedades eléctricas, la
estabilidad dimensional y la inflamabilidad también pueden ser mejoradas.
Durante el proceso, el talco reduce el encogimiento
de la moldura, facilita la liberación del molde y mejora el tiempo del ciclo de
10 a 15 segundos. Como el talco es blando y no abrasivo, la producción puede
incrementarse sin aumentar el desgaste del equipamiento de moldeado a inyección
o molduras por extrusión. El talco puede ser aglomerado durante el proceso,
necesitándose una combinación de técnicas compuestas para “humedecerlo”
totalmente, con el fin de obtener un sistema homogéneo. Estas dificultades
ocurren frecuentemente con las cargas y se pueden aliviar por el uso de
modificadores de superficie.
Las
cargas de talco de 10% en polietileno de alta densidad (PEAD), mostraron que
aumentan el módulo de flexión en un 65% sobre los PEAD no cargados, aumenta el
campo de la resistencia a la tracción un 17% a 45Mpa e incrementa la
resistencia al impacto. Una carga mayor al 30% aumenta el módulo de flexión a
2,6 Gpa y la resistencia a la tracción a 46Mpa pero causa una caída de la
resistencia al impacto a 2.3. Pintura
La industria de la pintura es una importante
consumidora de talco. Se estima que consume más del 500.000 t/año de este
mineral. Las áreas de más consumo son Norteamérica, Asia y Europa Occidental,
cada una con un consumo aproximado de 150.000 t/año.
El talco actúa como un pigmento extensor en
pinturas. Es empleado para reducir el uso de pigmentos más caros, normalmente
dióxido de titanio, y también imparte propiedades al film o película seca. Las
partículas de talco, especialmente las partículas de tremolita prismática,
refuerzan la pintura y reducen el resquebrajamiento. El talco disminuye el
escurrimiento y la sedimentación del producto por las buenas propiedades de
suspensión. Las partículas de talco actúan como un buen agente de aplanamiento
que permite a la pintura nivelarse después de la aplicación y producir una capa
regular. La durabilidad de la capa es mejorada a través de la eliminación de
las hendiduras en la superficie dejadas por los pinceles y brochas las cuales
son más propensas al resquebrajamiento..
Las variaciones regionales en la formulación de
pinturas son muy amplias, frecuentemente entre diferentes partes del mismo
país. En algunas regiones, es preferida la pintura muy plana (la cual requiere caolín o carbonato de
calcio) mientras que en otras se prefiere un ligero lustre (requiriendo talco o
caolín). La disponibilidad local de los materiales puede marcar una diferencia
importante.
En el uso del talco como carga en pintura de base,
emulsiones y coberturas exteriores resultan buenas propiedades de dispersión y
durabilidad. La resistencia mecánica y la terminación son importantes en
pinturas bases industriales, por ejemplo, para acero estructural y pinturas de
tráfico. En pinturas de emulsión, el talco es el único extensor que produce
simultáneamente una terminación resistente a la humedad por sus propiedades
hidrofóbicas, y mejora las propiedades reológicas. El caolín, por ejemplo,
tiene afinidad con el agua, resultando en una escasa resistencia a la humedad.
El talco permite una reducción en la cantidad de condensadores solubles en agua
añadidos, mejorando la facilidad de aplicación y de uso del pincel. Debido a su
forma laminar, el talco no es frecuentemente usado para aplicaciones de
exterior y exhibe características de yeso cuando es empleado en grandes
cantidades.
El talco es el único polvo, no pigmento, que se usa
en las terminaciones satinadas; no obstante los agregados son generalmente por
debajo del 3%. Si bien las adiciones de talco reducen ligeramente el lustre,
mejoran las propiedades para el uso de pinceles y pandeo, e incrementa los
polvos encubridores y la resistencia al clima.
El consumo mundial de talco en la industria cerámica, en
1994, se estimó en aproximadamente 1,36 millones de toneladas. Mientras que de
pirofilita se emplearon 850.000t/año. Las principales regiones de consumo son
América del Norte y del Sur con 265.000
t/año y 470.000 t/año respectivamente para 1994, y Asia con un consumo de
aproximadamente 475.000 t/año de pirofilita.
La producción de azulejos constituye el principal uso del talco en la
industria cerámica. Los azulejos de cuerpo rojo consisten, completamente, de
arcilla y no necesitan fundentes. El talco es usado en azulejos de cuerpo
blanco, las cuales son generalmente esmaltados, y en azulejos cerámicos de
porcelana, los cuales pueden ser tanto esmaltados como no. Los azulejos pueden
contener entre 60-70% de talco. El talco imparte una excelente resistencia al
agrietamiento de los azulejos, por su alto contenido de calcita, la cual
aumenta el coeficiente de expansión térmica. La expansión a baja humedad del
talco asegura que los azulejos no se expandan por la absorción de humedad desde
la atmósfera o cemento de unión, lo cual puede llevar a un retraso en el
agrietamiento. El talco también da un buen color blanco a los cuerpos cerámicos
(permitiendo la aplicación de esmaltes brillosos), y permite el uso de
temperaturas de cocción más bajas y técnicas de rápida cocción con el
consecuente ahorro de combustible y equipo de horno. Además, ayuda al prensado en seco, convirtiéndose en la más usada
en manufactura de azulejos.
Esta porcelana es un material fuerte no poroso usado para accesorios
sanitarios y de hotelería. Contiene un 25-30% de arcilla, un 25-30% de arcilla
ligamentosa y un 15-20% de fundente fuerte por peso. Los principales fundentes
cerámicos son feldespato y sienita nefelina. El talco no compite con estos
materiales pero es empleado como un fundente auxiliar en combinación con
material feldespático.
El principal uso de pirofilita es en azulejos donde la pirofilita
sericita de alta calidad puede reemplazar parcialmente la mezcla de carga -
fundente, típicamente comprendida de sílice y feldespato. Esta disminuye la temperatura
de cocción e incrementa el rango de cocción, reduce el agrietamiento causado
por los golpes térmicos o la expansión de humedad, reduce el agrietamiento en
la cocción, el encogimiento y el desperdicio, aumenta la resistencia al golpe
térmico y reduce la tendencia de los cuerpos cerámicos y esmaltes a colapsar
ante cambios repentinos de temperatura.
Los objetos aislantes eléctricos con 94-96% de pirofilita tienen
características mecánicas y eléctricas mejores que los objetos de porcelana y
pueden ser usados en aplicaciones donde no se requieren altos valores de
perforación para una porosidad cero. No obstante, el talco es más adecuado para
aplicaciones de alta frecuencia.
El uso de pirofilita imparte características de expansión permanente a
los refractarios a través de la separación de las capas de silicato de aluminio
y la pérdida de agua molecular a altas temperaturas. Esto contrarresta el
encogimiento de otras materias primas y da un buen estabilidad de volumen a los
refractarios en altas temperaturas. La pirofilita también tiene una baja
deformación en caliente, baja conductividad y una excelente resistencia al
crepitado. Puede ser usada en ciclos de recalentamiento por encima de los 1.425
ºC o mayores. Una gran ventaja de utilizar pirofilita es su alto nivel de
resistencia al ataque por de escorias de fundición y metales, por la formación
de una barrera protectora de un material de alta viscosidad formado por
interacción en la interfase de la escoria y la pirofilita. La barrera efectivamente
reduce la velocidad de destrucción e incrementa la vida de la vida de un
ladrillo refractario. La alta resistencia a los cambios bruscos de temperatura
mostrados por la pirofilita es importante en la manufactura de hornos túneles,
donde repetidos ciclos de calentamiento y enfriamientos crean pronunciados
cambios bruscos de temperatura. Como la pirofilita no tiene propiedades
fundentes y no se contrae o expande cuando esta caliente, no requiere
precalcinación.
La demanda mundial de
pirofilita en refractarios está concentrada en Asia, donde se lleva a cabo la
principal la producción de pirofilita. Especialmente Japón y Corea del Sur son
responsables de hasta el 75% del consumo total de pirofilita en este uso final,
que se estima en 1 millón de toneladas por año.
Los
talcos de baja calidad son usados como cargas y agentes de superficie en los
productos para techos. Como carga, el talco es añadido al asfalto y a las
composiciones bituminosas para incrementar la viscosidad, el punto de
fundición, la dureza y la resistencia al esfuerzo mecánico y al clima o agentes
atmosféricos. El principal mercado para el talco es en productos asfálticos
moldeados. Aplicado como cobertura a membranas asfálticas, fieltro para techos
y capa de materiales impermeables, el talco mejora la resistencia a los
factores climáticos pero es principalmente usado por frenar la adhesión o
pegoteo del material durante la manufactura y el almacenaje.
El
talco usado en esta aplicación es de baja calidad, contiene impurezas y no
tiene color. Las propiedades más importantes son la alta absorción y la falta
de partículas abrasivas. Una especificación general consiste en un 100% menor a 80 mallas, con un máximo del
30 al 40% menores a 200 mallas.
El principal uso del talco en la industria del caucho es para lubricar
moldes o matrices y para prevenir el pegoteo de las superficies entre si
durante la manufactura. Una propiedad importante del talco es que retiene
volubilidad a altas temperaturas lo cual lo hace un agente liberador de moldes
barato. Para usos adherentes, los talcos son aplicados como un polvo fino a
productos de goma blandos como tubos y hojas.
Los cosméticos consumen relativamente pocas toneladas de talco. Roskill
estima que mundialmente para el año 1994, 120.000 t. con Norteamérica, Europa y
Asia copando el 80% de la demanda total. Este mercado es muy importante en
términos de valor porque el material requerido en esta aplicación tiene que ser
de muy alta pureza; el talco grado cosmético italiano cuesta en la región
US$275 por t. comparado con los US$100 por t. grado cerámica y hasta US$200 por
t para grados de cargas en pintura y papel.
El talco es añadido a los cosméticos para facilitar la aplicación del
polvo y su esparcimiento, y para impartir buenas propiedades de deslizamiento y
adhesión. Como el poder de cobertura y la capacidad de absorción de la humedad
son relativamente bajas, es combinado frecuentemente con otros polvos como
caolín y óxido de zinc.
Los productos
cosméticos más importantes en términos de consumo de talco son los polvos
faciales, talcos corporales y polvos para bebés. Muchos otros productos
cosméticos como rubores y lápices labiales y sombras para ojos pueden usar
talco en diferentes cantidades. La tabla XIV muestra las formulaciones típicas
de talcos para la cara y el cuerpo. El contenido de talco para esos productos
promedia alrededor del 70%, en los talcos para bebes el contenido en proporción
es más alto que en los polvos faciales. Para calificar como “polvo de talco” un
producto, debe tener un contenido de talco de más del 50%, de otra forma debe
ser calificado como polvo para empolvar.
Tabla VI:
Formulaciones representativas de los polvos de talco, rubores y delineadores de
ojos (%).
|
Ingredientes |
Polvos de talco |
Polvo de rubor |
Polvo delineador de ojo |
||||
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
|
Talco |
95 |
85 |
70 |
70 |
75 |
48 |
60 |
|
Caolín |
-- |
-- |
-- |
15 |
10 |
10 |
-- |
|
Oxido de zinc |
-- |
5 |
-- |
-- |
-- |
5 |
-- |
|
Carbonato de magnesio |
5 |
-- |
-- |
5 |
5 |
5 |
-- |
|
Estearato de magnesia |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
|
Estearato de zinc |
-- |
-- |
5 |
-- |
-- |
6 |
-- |
|
Almidón |
-- |
10 |
-- |
-- |
-- |
10 |
-- |
|
Carbonato de calcio precip. |
-- |
-- |
25 |
-- |
-- |
-- |
-- |
|
Sílice coloidal |
-- |
-- |
-- |
5 |
5 |
-- |
-- |
|
Dióxido de titanio |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
4 |
5 |
|
Pigmentos |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
6 |
30 |
|
Empastador |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
6 |
-- |
|
Aceite mineral |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
-- |
5 |
Fuente: Roskill, The
Economic of Talc,1996
Los polvos corporales incluyen polvo para después de afeitarse, polvo
de talco, polvo para bebé y productos especializados como polvo para pies.
Usualmente, tienen formulaciones simples y consisten, típicamente, en un 70 al
85% de talco de alto grado, 5 a10% de ácido bórico, alrededor del 1% de perfume
y cantidades variables de agentes de cobertura, dispersante y absorbentes. El
ácido bórico es usado por sus leves propiedades antisépticas y su acción
agradable en la piel; el 10% es de un nivel común, no obstante los polvos para
bebés contienen sólo el 5%.
El polvo facial es la unión de polvo coloreado y perfumado, el cual es
usado para mejorar la apariencia de la piel. El dióxido de titanio, óxido de
zinc, y óxido de magnesio son incluidos por su poder de cobertura, para
disimular imperfecciones y el brillo causado por la humedad o grasa.
El talco, estearato o
almidón asisten en la dispersión y dan la sensación de la suavidad deseada al
polvo además de características hidrofóbicas. La tiza, el carbonato de
magnesio, el almidón o el caolín absorben las secreciones de la piel y el agua,
los jabones metálicos y el talco mejoran la adherencia del polvo mientras la
tiza y el almidón imparten lozanía. Los talcos de color blanco y su buena
absorción los hacen constituyentes multifuncionales para el polvo facial. Con
el objeto de lograr una apariencia más blanca y menos brillosa, las materias primas
como el talco deben ser molidas finamente para disipar la luz. Las partículas
pequeñas también mejoran los polvos de cobertura y tiñen mejor. El talco para
polvo facial es comúnmente menor a malla 325 o micronizado.
No existen materiales sustitutos adecuados para el talco en los polvos
corporales y faciales que conjuguen la capacidad de dispersión del talco y la
naturaleza hidrofóbica. En otros productos cosméticos el contenido de talco
puede variar considerablemente, o ser omitido totalmente. La tabla XV muestra
los tipos de variaciones que pueden ser encontrados a base de polvo para
maquillaje con un contenido de talco de 15 a 65%.
Tabla VII:
Formulación para bases en polvo de maquillajes (%)
|
Ingrediente |
Liviano/traslúcido |
Medio |
Opaco |
|
Talco |
65 |
40 |
15 |
|
Caolín (liviano) |
20 |
40 |
60 |
|
Carbonato de calcio (tiza) |
5 |
5 |
10 |
|
Dióxido de titanio |
-- |
-- |
3 |
|
Oxido de zinc |
5 |
8 |
5 |
|
Estearato de zinc |
5 |
7 |
7 |
Fuente: Roskill, The
economic of talc, 1996
El talco es además un ingrediente en la producción de shampoos en seco
que pueden ser empleados para remover la grasa o suciedad del cabello difícil
de lavar, y para algunos shampos de mascotas.
El talco es utilizado como un agente anti - aglutinante en el alimento
para animales, especialmente en raciones bajas en fibras. La presencia de las
formas en polvo o granular de caliza es frecuentemente suficiente para permitir
que la comida se vierta libremente. Incluir talco es económico únicamente en
alimentos caros para animales jóvenes. Sin embargo, el contenido creciente de
aceite en algunos alimentos aumentó el uso de polvo de talco en la superficie
de los pelets para facilitar el manipuleo. Las adiciones de talco son
típicamente 0,3% a 0,5% para pelets y de 2% para comidas.
Las fibras de vidrio se forman a partir del vidrio que fue transformado
en filamentos. Estas fibras pueden ser flexibles, blandas, fuertes y pueden
soportar los golpes y vibraciones así como también la acción de los ácidos y
álcalis. Las propiedades claves son: alta dureza térmica, excelente estabilidad
dimensional y características eléctricas.
Como en cementos, la pirofilita y el caolín pueden ser usados como
fuentes de alúmina y sílice en la formación del vidrio. La siguiente tabla
muestra una formulación de cocción típica para fibra de vidrio usando
pirofilita como materia prima.
Tabla VIII:
Formulación típica de cocción para la fibra de vidrio
|
Constituyente |
(%) |
Contribución |
|
Sílice |
28-30 |
SiO2 |
|
Pirofilita |
28 |
Al2O3-SiO2 |
|
Caliza/dolomita |
28-31 |
CaO.MgO |
|
Acido bórico |
8-11 |
B2O3 |
|
Colemanita |
11-17 |
CaO.B2O3 |
|
Fluorita |
1-2 |
F2 |
|
Soda Ash |
0-1 |
Na2O |
|
Sulfato de sodio |
0,3-0,8 |
SO3 |
Fuente: Roskill, The
Economico of Talc, 1996
Tabla IX:
Típicas aplicaciones de fibra de vidrio
|
Categoría |
Aplicación |
|
Plásticos/compuestos reforzados con fibra |
Materiales de
construcción Aplicaciones en transporte Aplicaciones en
consumidores Aislaciones en cables |
|
Tejidos de fibra de vidrio |
Aislaciones en cables Materiales estructurales Materiales resistentes a altas temperaturas |
|
Fibras discontinuas |
Aislación térmica y acústica |
Fuente: Roskill, The
Economico of Talc, 1996
La industria del alimento usa talco y pirofilita en la preparación de
diversos productos, especialmente arroz, cereales y aceites vegetales. El talco
es principalmente usado para pulir el producto pero puede también actuar como
un acondicionador o agente anti - aglomerante. También se ha registrado que el
talco puede ser usado en el recupero de proteínas de los desperdicios
bioquímicos.
En la industria del vidrio, el talco puede ser empleado como agente
para empolvar durante la producción. El talco se utiliza en los compuestos de
limpieza y pulido donde se requiere una acción abrasiva limitada y un color
blanco considerable.
Talco de relativamente buena calidad se emplea en agentes blanqueadores
o como carga en textiles y linóleos donde se requiere rigidez.
Debido a su blandura y
resistencia al calor, la esteatita es usada para lápices para marcar metales o
en lajas para hornos de lenta combustión. Los revestimientos decorativos hechos
de minerales de talco impuro son usados por la industria de la construcción.
Los talcos usados como cargas en plástico son,
generalmente, de alta calidad molido a por lo menos 99,5% a menos de 300
mallas; sin embargo, la tendencia es creciente para talcos grado fino. Es
preferible que tengan un alto nivel de blancura y no reaccionen con resinas u
otros componentes en el sistema de cargado. Generalmente, es especificado un
bajo contenido de hierro y los límites aceptables para indicios de contenido de
metal son bajos. Las propiedades de los talcos empleados como cargas en
plásticos dependen del tipo de plástico y de su método de producción.
Generalmente, las propiedades de refuerzo del talco mejoran la disminución del
tamaño de partículas pero los talcos más finos requieren equipamiento de mezcla
de alta potencia y una alta viscosidad de fundición ya que son más difíciles de
incorporar en la mezcla de resinas. Los talcos aciculares muestran mejores
propiedades de refuerzo pero los grados planos tiene una mejor resistencia al
calor y su blandura puede ser considerada una ventaja durante el proceso. Los
productores de talco necesitan producir productos altamente consistentes para
las aplicaciones en plásticos.
La industria de plásticos usa una gran variedad de
diferentes tipos de talco, el rango de productos de plástico que deberían
incorporar talco es muy amplio. Los tipos de plástico bastante vulgares son
usados en aplicaciones que requieren tipos de talco ásperos con muy buenas
características, resistencia o fuerza y no debe tener altos requerimientos de
estesia. La competencia para estos tipos de talco vulgares es muy estrecha,
particularmente con la declinación de la demanda de talco grado carga para la
fabricación de papel.
Como los compuestos de plásticos se han sofisticado,
se hace necesario usar siempre tipos de talco más fino. En los tipos de plásticos producidos en los
´80, talcos de malla 200 y 325 eran adecuados, en los ´90 son más comúnmente
usados talcos ultrafinos. Los grados de talco de 30mm y 20mm son usados ampliamente en
la industria de fabricación del plástico, muchas empresas han comenzado a usar
talco de 10mm en gran escala y se está
probando de 5mm en sus productos. Las
industrias de plástico son exigentes en estas especificaciones. El número de
productores disponibles para abastecer este mercado es más restrictivo,
mientras que las facilidades de pulverización requeridas para alcanzar un
tamaño de 5mm son muy especializadas y
caras. Estos productos de talco ultrafino son muy caros pero la naturaleza
competitiva de la industria del talco estará apta a reducir los precios a
medida que el mercado de talcos ultrafinos esté más establecido.
Los tipos más finos de talco imparten mayor rigidez
e impactan en las cualidades de resistencia del plástico como se muestra en la
tabla XIX. Estas cualidades aumentan tanto por el porcentaje de talco añadido
al polipropileno como por la reducción del tamaño de las partículas (dando un
área de superficie muy activa de talco dentro del plástico). Los mezcladores de
plásticos están usando crecientemente modificadores de impacto para
aplicaciones particulares como paragolpes para autos, pero cuando es usado en
conjunción con talco como carga, estos modificadores de impacto aumentan la
resistencia al costo de la rigidez del plástico como se muestra en la Tabla XX.
Además, se está convirtiendo aún más importante para obtener el rendimiento
máximo de los aditivos de talco. Los productores deben ser cuidadosos que el
uso de talcos ultrafinos no afecte la durabilidad a largo plazo del plástico a
elevadas temperaturas. En algunos casos, los mezcladores alcanzan un trade-off
entre el refuerzo y la durabilidad a través del uso de un rango de tamaño de
partículas de talco como de 5 a 10mm.
|
Carga de talco |
Módulo de flexión (000psi) |
HDT
(0C) |
Impacto
IZOD (ft-lbs/in) |
Impacto
Dynatup @ 300C (ft-lbs) |
|
Ninguna |
240 |
63 |
0,5 |
1,6 |
|
44mm-20% |
430 |
80 |
0,5 |
1,5 |
|
44mm-40% |
580 |
93 |
0,3 |
1,6 |
|
12mm-20% |
440 |
81 |
0,6 |
1,9 |
|
12mm-40% |
640 |
94 |
0,3 |
1,6 |
|
6mm-20% |
450 |
82 |
0,6 |
1,9 |
|
6mm-40% |
660 |
98 |
0,4 |
2,2 |
Fuente:
Roskill, The Economic of Talc, 1996
Tabla XI:
Propiedades de PP hompolímero convencional cargado con 40% de talco ultrafino 6mm con diferentes
cargas de impacto modificadoras
|
Carga de impacto modificadora
y tipo |
Módulo de flexión (000psi) |
HDT
(0C) |
Impacto
IZOD (ft-lbs/in) |
Impacto
Dynatup @ 300C (ft-lbs) |
|
Ninguna |
660 |
98 |
0,4 |
1,0 |
|
10% EPR |
490 |
76 |
1,7 |
1,2 |
|
15% EPR |
440 |
71 |
2,7 |
1,8 |
|
20%
EPR |
370 |
66 |
6,6 |
8,6 |
|
10%
m-PLAST |
460 |
75 |
2,0 |
1,3 |
|
15%
m-PLAST |
440 |
72 |
3,0 |
1,9 |
|
20%
m-PLAST |
360 |
64 |
7,5 |
11,3 |
Fuente:
Roskill, The Economic of Talc, 1996
Algunos talcos son tratados con agentes
modificadores de superficie para prevenir la aglomeración de las partículas más
finas y otros problemas como reducción irregular, porosidad y bajo rendimiento,
si bien esta práctica es más común para otras cargas minerales. El talco es más
frecuentemente usado sin cobertura porque el costo del pre - tratamiento
químico del talco aumenta su precio hasta 20 centavos de dólar por kg, y en la
mayoría de los casos la cobertura es antieconómica cuando se la compara con
otras cargas como el caolín y el carbonato de calcio.
Entre los agentes de tratamiento de superficie más
comúnmente usados se encuentra los quelatos, el pirofosfato de quelato y los monoalcoxi
pirofosfatos titanatos, pero lejanamente los agentes de unión más utilizados,
no obstante, son los silanes, que contienen un compuesto orgánico para
reaccionar con la resina y un compuesto inorgánico para reaccionar con la carga
silícea, contribuyendo a proveer una unión más fuerte entre los dos. Los
silanes mejoran la rigidez de la resina, aún en atmósferas mojadas o húmedas.
Tabla XII:
Especificaciones del talco producido por Haicheng Talc de China para su uso en
plásticos.
|
Propiedades |
Super |
De primera |
De segunda |
|
Blancura |
90 |
87 |
82 |
|
Tamaño de partículas: <45mm % <20mm % <10mm % <5mm % |
99 80 50 30 |
98 72 36 16 |
95 60 26 12 |
|
SiO2 |
>61 |
>58 |
>55 |
|
FeO |
>31 |
>29 |
>27 |
|
Fe2O3 |
<0,5 |
<1,0 |
<1,5 |
|
Al2O3 |
<1,0 |
<2,0 |
<3,0 |
|
CaO |
<0,5 |
<1,5 |
<4,5 |
Fuente:
Roskill, The Economic of Talc, 1996.
Cuatro factores principales afectan el
lustre en el sistema de pintura: el color, la forma de las partículas y su
distribución, y la absorción de aceite. En Estados Unidos y Europa Occidental
los talcos blancos de alta calidad con un bajo contenido de carbón son,
generalmente, empleados, y las especificaciones prohiben impurezas que producen
decoloración cuando es molido finamente. En Japón, los minerales de talco
domésticos de bajo grado son usados por bases y coberturas. Debido a la
variedad de pinturas producidas, las especificaciones precisas para materias
primas son usualmente acordadas entre el oferente y el demandante. Un estándar
general es que el talco debería ser 98,5% y 99,95% menor que 325 mallas, con
partículas en un rango de 5 a 10 micrones, si bien están siendo crecientemente
utilizados los talcos micronizados. Los grados de 50 micrones son adecuados
para emulsiones o pinturas de capas gruesas, pero grados de 20, 10 y 2 micrones
se utilizan para terminaciones con lustre y esmaltes satinados. Las partículas
pueden ser fibrosas o más granulares. Los talcos fibrosos tienen mayores
valores de absorción de aceite y buenas características reológicas. Los de tipo
laminar son empleados, principalmente, en coberturas e imparten algo de
resistencia a la corrosión y a la humedad.
Tabla XIII:
Estándar inglés BS 1795 para extensores de talco en pinturas
|
Especificaciones
físicas |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Residuos
en tamiz (max. %) |
Distribución
de partículas (min. %) |
||||||
|
Extensor |
Grado |
125m |
63m |
45m |
20m |
10m |
5m |
2m |
|
|
Nº8 |
A |
-- |
-- |
1,50 |
75 |
55 |
40 |
20 |
|
|
|
B |
-- |
-- |
0,50 |
90 |
75 |
50 |
25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nº9 |
A |
0,01 |
0,50 |
3,00 |
80 |
50 |
30 |
8 |
|
|
|
B |
-- |
0,01 |
0,10 |
95 |
70 |
40 |
15 |
|
|
|
C |
-- |
-- |
0,01 |
-- |
95 |
70 |
25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nº10 |
A |
0,01 |
0,50 |
3,00 |
80 |
50 |
30 |
8 |
|
|
|
B |
-- |
0,01 |
0,10 |
95 |
70 |
40 |
15 |
|
|
|
C |
-- |
-- |
0,01 |
-- |
95 |
70 |
25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Especificaciones
químicas |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Nº8 |
Nº9 |
Nº10 |
||||
|
Materia
volátil 105ºC (%) |
0,5 4-7 0,5 8,5-10 |
0,5 4-8 0,5 8,5-10 |
0,5 28max 0,5 8,0-10 |
||||||
|
Pérdida
de ignición (%) |
|||||||||
|
Materia
soluble en agua (%) |
|||||||||
|
pH
de solución acuosa |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Extensor
Nº8 |
Talco, fibroso, figura,
silicato de magnesio natural, hidratado (3MgO.4SiO2H2O) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Extensor
Nº9 |
Talco, forma laminar,
silicato de magnesio natural, hidratado (3MgO.4Sio2H2O) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Extensor
Nº10 |
Talco, con contenido de carbonato, max.
50% (MgCO3-CaCO3) |
||||||||
Fuente:
Roskill, The economic of talc, 1996
El tipo de mineral de talco determina la aplicación
en que son consumidos. Los talcos macizos, tanto esteatita en bloques como
grados de lava, se utilizan por sus propiedades eléctricas y los talcos molidos
son empleados como fundentes en accesorios para baños y cerámicos vidriosos;
talcos no planos se usan en vidrios. El mercado cerámico más grande en Estados
Unidos es para talcos tremolíticos, ya que su 6,2 a 8,6% de contenido de óxido
de calcio es importante en la formación de lozas blancas y cuerpos revestidos
de blanco. Los talcos con alto contenido de alúmina son empleados en cuerpos
cerámicos más refractarios y de baja expansión térmica.
Las proporciones del hierro, manganeso y óxido de
cobre en productos cerámicos de tierra, accesorios sanitarios y porcelana son
estrictamente controladas para prevenir la decoloración durante la cocción. El
máximo contenido permitido es 0,5, 0,1 y 0,01% respectivamente. El contenido de
calcio debería ser bajo también para prevenir la formación de silicato
tricálcico el cual tiene un punto bajo de fundición y puede llevar a un colapso
del producto durante la cocción. Los talcos grado cerámica deberían tener una
baja humedad y contenido de carbonato para minimizar la pérdida de ignición y
para reducir el encogimiento durante la cocción pudiendo producir problemas
distorsión. El talco pierde agua molecular entre 750ºC y 900ºC y la pérdida
total de ignición es entre 8 y 13% a 1.150ºC. Los talcos tremolíticos
únicamente pierden entre el 1 y 2% de agua molecular y la pérdida de ignición
es de 5 a 6%.
Los talcos molidos son, generalmente, 90% por debajo
de la malla 625 y la distribución del tamaño de partículas es importante. La
finura de la molienda disminuye la temperatura de maduración, la cual reduce el
consumo de combustibles durante la cocción. Los talcos no planos son,
generalmente, preferidos debido a que las partículas planas pueden causar
laminación o escamas, no obstante una pequeña proporción de partículas planas
pueden hacer cuerpos para la autolubricación presionada a seco.
El talco empleado en electrocerámicas de
baja pérdida debe tener un máximo de contenido de óxido de calcio de 0,1 a
1,0%, un contenido de óxido de hierro de 0,1 a 1,5% y 0,1 a 2,5% de óxido de
aluminio. Las especificaciones para el talco en polvo de aislantes eléctricos
son más estrictas como se muestra seguidamente:
|
SiO2 |
60%min |
|
MgO |
30%min |
|
Al2O3 |
2,5%max |
|
CaO |
1,0%max |
|
Fe2O3 |
1,5%max |
|
Na2O
+ K2O |
6,0%max |
|
Caliza
soluble en ácido |
1,0%max |
Las especificaciones para cerámicos con cordierita
son más variables y toleran mayores impurezas. Los talcos no escamosos son
usados para prevenir la laminación y para dar una densidad a granel uniforme,
así artículos prensados tienen una forma y tamaño correctos cuando son puestos
a fuego.
La industria del talco no requiere el uso de talcos
de alta pureza tampoco la blancura es necesaria. El tamaño de partículas debe
ser fino o ultrafino con el objeto de ayudar a la máxima dispersión. Un exceso
de arena en el caucho reduce la resistencia a la tracción y puede causar una
encorvadura - agrietamiento prematuro y fallas dieléctricas en el caucho
aislante. Desde el punto de vista de la manufactura, es indeseable porque
desgasta el punto de las cuchillas de las máquinas de ajuste o desbastadora, y
causa un deterioro acelerado de las máquinas de mezcla y matrices de extrusión.
La presencia de impurezas de metal, especialmente
hierro, manganeso y cobre no es tolerada para su uso en caucho porque afectan
las propiedades de desgaste y la durabilidad de los compuestos del caucho. El
valor de pH de las cargas del caucho es importante. Si es demasiado bajo, la
cura del compuesto es acelerada y puede resultar en una cura prematura del
molde. Si el valor del pH es muy elevado la cura es retrasada y la producción
por día de cada molde es reducida. El número de pH de cargas de talco debería
tener un rango entre 4,5 y 5,5. El peso específico necesita ser afirmado para
que el compuesto pueda ser formulado con exactitud. Si bien los compuestos de
talco son mezclados en partes por ciento de elastomeros por peso, los costos de
los compuestos son calculados en base a sus volúmenes.
La demanda de caucho tanto sintético como natural
está concentrada en sólo pocos países, incluyendo Estados Unidos, Japón, Europa
Occidental y Oriental.
Las especificaciones para los usos en cosméticos y
productos farmacéuticos son muy elevadas, ya que estos productos son usados en
la piel o se ingieren. La preocupación del gobierno y los consumidores sobre la
seguridad de estos productos llevó a la industria a iniciarse en estándares y
auto - regulaciones. En ambas industrias, el talco también debe ser compatible
con ingredientes funcionales, de pigmentación y aromáticos con los cuales se
compone. En cosmética, los criterios de estesia, color y abrasividad
influencian lejanamente las especificaciones de materias primas de los
fabricantes. Es esencial que la calidad del talco sea altamente consistente por
un largo período de tiempo.
Los talcos cosméticos tienen un rol más funcional al
impartir blandura, lubricidad y polvos de encubrimiento al producto mientras
retienen el perfume. Estas propiedades son una función del tamaño y forma de la
partícula de talco. La forma de partícula requerida varía con el tipo de
producto cosmético. Los polvos para empolvarse corporalmente y los polvos
faciales necesitan un talco altamente plano, con plaquetas individuales finas
las cuales influencian en la blandura y lubricidad. Los talcos para otros
productos son más granulares en forma. La distribución del tamaño de partículas
también depende de si el polvo para empolvarse es usado en adultos, niños o en
un uso específico como el polvo para pies. Un estándar general es 100% menor a
100 mallas, o 98% menor a 200 mallas. La retención da la propiedad plana del
talco la cual imparte lubricidad, puede requerir una molienda especial.
Los talcos cosméticos deben ser libres de todo
material arenoso, granular o fibroso como la tremolita y los asbestos, que son
peligrosos para la salud. El talco debe tener, generalmente, un buen color
blanco y una alta luminosidad, no obstante los grados no blancos son a veces
aceptados. Muchos cosméticos como polvos faciales, estarán coloreados pero esto
sólo incrementa la necesidad de una materia prima consistentemente blanca en el
proceso de fabricación. El color es un criterio estético importante para los
fabricantes y es una indicación general útil de pureza tanto para los
consumidores de productos cosméticos como farmacéuticos. El contenido de impurezas
de plomo, arsénico y caliza debe ser menor a 20ppm, 2ppm y 1,5%
respectivamente.
Las especificaciones para el talco consumido en las
industrias cosméticas y farmacéuticas del Reino Unido están establecidas por el
Cosmetic Toiletry and Perfumery Association (CTPA) y se muestran en la tabla
XXIV. Especificaciones similares están establecidas en Cosmetic, Toiletry and
Fragance Association (CTFA) en Estados Unidos. Las especificaciones en India
para los cosméticos se muestra en la tabla XXV.
Tabla
XIV: Estándares CTPA
para talcos grado cosmético
|
Apariencia
macroscópica |
Un
polvo libre de materias extrañas |
|
Apariencia
microscópica |
El talco cosmético está compuesto predominantemente de
partículas translúcidas, laminares, irregulares pero sustancialmente de igual
diámetro que no exceden normalmente los 60 micrones en la dimensión máxima |
|
Color |
Blanco o no. Criterios de tinte a ser acordados entre compradores y
vendedores |
|
Olor |
Virtualmente inodoro |
|
Textura
y deslizamiento |
Libre de partículas arenosas por palpamiento |
|
Prueba
de tamiz |
100% pasa a través del tamiz BS 100 mallas y 98% a
través del tamiz BS 200 mallas. Los grados más finos para ser especificados
por el comprador. |
|
Densidad
aparente |
Especificaciones de los compradores |
|
Pérdida
en secado |
Pérdidas de no más del 0,6% cuando se seca a 1050C
a una masa constante |
|
Materia
soluble en ácido |
6% máximo. No debe haber olor o sulfuro de hidrógeno |
|
Hierro |
Especificaciones de los compradores |
|
Sulfuros |
Ausentes |
|
Materia
soluble en agua |
Hervor de 5 mg con 25ml de agua por 30 minutos por
debajo del condensador de reflujo; filtrante, evapora el líquido filtrado a
una sequedad y seca a 1050C. El residuo pesa no más de 10mg. |
|
Identificación |
Por el difractrómetro de rayos X y espectroscopio
infrarrojo. |
|
Minerales
anfiboliticos |
No detectado por el instrumento y la técnica de
métodos 78 TPF |
Fuente: Roskill, The Economico of Talc, 1996.
|
%
residuo en tamiz de 200 |
0,1-0,5 |
0-0,1 |
Nada |
|
Densidad
a granel comprimida gr/ml |
0,8-5,1 |
0,65-0,80 |
0,3-0,4 |
|
Densidad
a granel suelta gr/ml |
0,5-0,6 |
0,35-0,45 |
0,2-0,3 |
Fuente: Roskill, The Economic of Talc, 1996
El talco es usado en muchas aplicaciones en la
industria farmacéutica, si bien es más comúnmente empleado como una carga
inerte en tabletas. El talco se usa también como polvo para empolvar (si bien
no en guantes para cirugías) y como un agente anti - aglutinante y lubricante
en cápsulas. El talco se compone típicamente entre el 5 y el 30% de las
tabletas y cápsulas cuando es utilizado como carga o diluente, y entre el 1 y
el 10% como lubricante. Como el talco en este uso final es frecuentemente
destinado a la ingestión por el hombre, las especificaciones necesitan ser muy
estrictas y se concentran mayormente en la pureza química.
Se establecen niveles máximos para contaminantes los
que interactúan con ingredientes activos o son tóxicos como el hierro, plomo y
arsénico. Un nivel ampliamente aceptado es de 2ppm de óxido de arsénico y 20ppm
de plomo, pero las impurezas deberían ser idealmente menores.
La independencia de materiales solubles en agua es
relativamente más importante en grados farmacéuticos, donde pueden reaccionar
con un ingrediente funcional complejo de la formulación durante la fabricación.
Los contaminantes solubles se introducirían por la humedad en la mina, la
solubilidad del hierro se incrementa cuando es molido en talcos de grado fino.
El hierro comúnmente ocurre en talcos como magnetita, hematita, siderita,
pirita y pirrotita. Una especificación para el contenido de hierro es entre 0,1
y 0,5% de óxido de hierro soluble en ácido, pero algunas autoridades
farmacéuticas permiten hierro soluble en agua no detectable. Las regulaciones
suizas especifican un máximo de 140ppm de hierro soluble en talco farmacéutico,
los fabricantes del Reino Unido generalmente requieren 0,2% de máximo, mientras
que el estándar de India es 0,75%. Los productores de talcos minimizan la
contaminación por hierro a través de la separación magnética, explotación
minera selectiva y una cuidadosa elección de las técnicas de molienda.
Otras impurezas minerales que deben ser mantenidas
en un mínimo incluyen magnesita, calcita, dolomita, cuarzo y anfíboles como
tremolita, para evitar riesgos de salud y abrasividad. El talco grado
farmacéutico deben ser claramente mantenido libre de la contaminación de
asbestos por el riesgo al cáncer y a complicaciones respiratorias. Los niveles
de clorita deberían ser bajos, no obstante involucra el pH del talco, la pureza
microbiológica, la absorción, el rechazo al agua y el olor. El talco grado
cosmético debería ser neutral con un número de pH de 5 a 5,5 de manera de no
afectar la acidez natural de la piel.
Los talcos para cosméticos y productos farmacéuticos
deben ser virtualmente libres de bacteria medidas por un cálculo plano
bacterial. El talco puede ser esterilizado por calor a 1600C por más
de una hora, o por exposición a radiación gama u óxido de etileno. La mayoría
de los productores tiene sus propias medios de esterilización pero algunos
productores ofrecen este servicio. Los talcos deben ser inodoros, el olor a
sulfuro de hidrógeno es específicamente excluido por los estándares de la
industria.
Tabla
XV: Especificaciones
farmacopeas para el talco
|
|
PhEur
1985 |
USP
XXII |
|
Identificación |
+ |
+ |
|
Límite
de microbios |
<100/g |
<500/g |
|
Pérdida
de ignición |
- |
6,5% |
|
Pérdida
en secado |
<1% |
- |
|
Sustancias
fácilmente carbonizables |
+ |
- |
|
Sustancias
solubles en ácido |
+ |
<2 |
|
Reacción
y sustancias solubles |
- |
<0,1% |
|
Hierro
soluble en agua |
- |
+ |
|
Arsénico |
- |
<3ppm |
|
Calcio |
<0,6% |
- |
|
Carbonato |
+ |
- |
|
Cloruro |
<140ppm |
- |
|
Metales
pesados |
- |
<0,004% |
|
Plomo |
- |
<0,001% |
Fuente: Roskill, The Economico of Talc, 1996.