Híbrido de pigmentos autoaglutinantes.

Procedimiento para preparar partículas de pigmentos autoaglutinantes que comprende las siguientes etapas:

a) proporcionar una suspensión acuosa de material de pigmento mineral;

b) proporcionar al menos un aglutinante polimérico

, en el que el aglutinante comprende al menos un polisacárido modificado que tiene un grado de carboxilación en el intervalo de 0,4 a 2,0 y que tiene una viscosidad intrínseca en el intervalo de 3 a 300 ml/g;

en el que el carbono del aglutinante muestra una velocidad de transformación nuclear de 14C en 14N de entre 900 y 920 transformaciones por hora y por gramo de carbono en el aglutinante;

c) mezclar el aglutinante de la etapa b) con la suspensión acuosa de material de pigmento mineral de la etapa a) y ajustar el contenido de sólidos de la suspensión obtenida de modo que sea de desde el 45 hasta el 80% en peso, basándose en el peso total de la suspensión;

d) triturar la suspensión acuosa de material mineral de la etapa c) hasta que la fracción de partículas de igmentos autoaglutinantes que tienen un tamaño de partícula menor de 1 mm sea mayor del 5% en peso, basándose en el peso total de las partículas de pigmentos,

en el que, en la etapa c), el aglutinante se añade a la suspensión acuosa de pigmentos minerales en una cantidad de desde el 0,1 hasta el 10,0% en peso, basándose en el peso total de la suspensión.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E11160926.

Solicitante: Omya International AG.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: BASLERSTRASSE 42 4665 OFTRINGEN SUIZA.

Inventor/es: BURI, MATTHIAS, GANE,PATRICK A.C, Rentsch,Samuel, BRIDY,JULIE.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FABRICACION DEL PAPEL; PRODUCCION DE LA CELULOSA > COMPOSICIONES DE PASTA; SU PREPARACION NO CUBIERTA... > D21H17/00 (Materiales no fibrosos añadidos a la parte caracterizados por su constitución; Materiales de impregnación del papel caracterizados por su constitución)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES;... > TRATAMIENTO DE MATERIALES INORGANICOS, QUE NO SEAN... > Tratamiento de materiales inorgánicos específicos... > C09C1/02 (Compuestos de metales alcalinotérreos o de magnesio)

PDF original: ES-2487639_T3.pdf

 

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Híbrido de pigmentos autoaglutinantes.

Fragmento de la descripción:

Híbrido de pigmentos autoaglutinantes

Los aglutinantes y materiales minerales se encuentran entre los principales constituyentes de las pinturas y de colorantes de revestimientos de papel. Los primeros, en general, a base de látex y en forma de suspensiones o dispersiones acuosas, proporcionan la adhesión necesaria a un soporte y la cohesión entre los elementos que forman los artículos que van a producirse, tales como pintura o papel, pero también como fertilizante para agricultura. Los últimos, comúnmente, carbonato de calcio, pueden proporcionar mejoras, por ejemplo, en la calidad del papel y la pintura y en las propiedades para agricultura, en particular, en relación con sus propiedades ópticas.

El concepto de partículas de pigmentos autoaglutinantes se conoce en la Industria: se refiere a partículas sólidas, distintivas, formadas por material mineral y aglutinante, que están íntimamente unidas entre sí. Las fuerzas de cohesión internas son tales como para proporcionar a las partículas de pigmentos autoaglutinantes una excelente estabilidad mecánica. Tales partículas pueden implementarse directamente en una diversidad de aplicaciones.

La implementación de partículas de pigmentos autoaglutinantes evita las dificultades logísticas de la manipulación de materiales minerales y aglutinantes por separado, y además, evita las Interacciones físicas y químicas no deseadas desarrolladas en mezclas comparables de minerales y aglutinantes.

Las partículas de pigmentos autoaglutinantes se preparan mediante un procedimiento que ¡mplementa al menos una etapa de trituración de materiales minerales en presencia de aglutinante, en el que la trituración se refiere a una operación que conduce a una reducción en el tamaño de partícula; los materiales minerales en las partículas de pigmentos autoaglutinantes tienen un diámetro menor que el material mineral Inicial utilizado para su producción. Las partículas de pigmentos autoaglutinantes se describen en varios documentos, Incluyendo los documentos WO 2006/008657, WO 2006/128814 y WO 2008/139292.

Sin embargo, los procedimientos para preparar partículas de pigmentos de minerales autoaglutinantes conocidos en la técnica se limitan a la preparación o la trituración conjunta de suspensiones que tienen un bajo contenido de sólidos. Las suspensiones de alto contenido de sólidos solo podrían procesarse si se añadieran dispersantes correspondientes, tal como se menciona, por ejemplo, en el documento EP 1 747 252, que se refiere a un método para la producción de cargas o pigmentos inorgánicos modificados en superficie de un tamaño de partícula deseado. Dicho método se caracteriza porque se muelen suspensiones espesas de carga o pigmento, de cargas o pigmentos inorgánicos, hasta el tamaño de partícula deseado, bajo la acción de fuerzas de compresión y cizalladura que utilizan dispersiones poliméricas en combinación con adyuvantes de molienda y/o agentes dispersantes.

La adición de dispersante, sin embargo, afecta entre otros a la adsorción del aglutinante por las partículas durante la trituración conjunta. La preparación de suspensiones de bajo contenido de sólidos presenta la desventaja de que el producto de trituración obtenido debe concentrarse adicionalmente antes de enviarse a otras instalaciones para su procesamiento adicional. Durante la etapa de concentración que requiere mucho tiempo y energía, se observa con frecuencia una pérdida no deseada de aglutinante polimérico, y, adicionalmente, la formación de aglomerados no deseados. Asimismo, los procedimientos de la técnica anterior conducen a menudo a una suspensión que tiene un alto contenido orgánico total de la fase acuosa de la suspensión triturada.

En vista de lo anterior, la mejora del procedimiento de producción de partículas de pigmentos autoaglutinantes sigue siendo de interés para el experto en la técnica. Sería especialmente conveniente proporcionar un procedimiento para preparar partículas de pigmentos minerales autoaglutinantes que pueda aplicarse a suspensiones de pigmentos minerales que tienen un alto contenido de sólidos, para, de ese modo, evitar una etapa de concentración que requiere mucho tiempo y energía, y, por ejemplo, la formación de cantidades significativas de aglomerados no deseados.

Un objeto adicional de la presente invención es reducir o eliminar materia prima de aglutinante a base de material fósil, con el fin de cumplir al máximo con el Protocolo de Kyoto para reducir la contaminación de la atmósfera con CO2 de restos fósiles durante la combustión de los artículos finales.

El Protocolo de Kyoto es un acuerdo internacional vinculado a la Convención Marco de las Naciones Unidas sobre el Cambio Climático. El principal rasgo del Protocolo de Kyoto es que establece objetivos vinculantes para 37 países industrializados y para la Comunidad Europea, para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI). Esto representa en promedio el cinco por ciento frente a los niveles de 1990, a lo largo del periodo de cinco años de 2008 a 2012. El Protocolo de Kyoto fue adoptado en Kyoto, Japón, el 11 de diciembre de 1997, y entró en vigencia el 16 de febrero de 2005.

Los objetivos mencionados anteriormente y otros adicionales se resuelven mediante contenido definido en el presente documento en las reivindicaciones independientes.

Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento para preparar partículas de pigmentos

autoaglutinantes, comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas:

a) proporcionar una suspensión acuosa de material de pigmento mineral;

b) proporcionar al menos un aglutinante polimérico, en el que el aglutinante comprende al menos un polisacárido modificado que tiene un grado de carboxilación en el intervalo de 0,4 a 2,0, y que tiene una viscosidad intrínseca en el intervalo de 3 a 300 ml/g;

en el que el carbono del aglutinante muestra una velocidad de transformación nuclear de 14C en 12C de entre 900 y 920 transformaciones por hora y por gramo de carbono en el aglutinante;

c) mezclar el aglutinante de la etapa b) con la suspensión acuosa de material de pigmento mineral de la etapa a); y ajustar el contenido de sólidos de la suspensión obtenida de modo de que sea de desde el 45 hasta el 80% en peso, basándose en el peso total de la suspensión;

d) moler la suspensión acuosa de material mineral de la etapa c) hasta que la fracción de partículas de pigmentos autoaglutinantes que tienen un tamaño de partícula menor de 1 pm sea mayor del 5% en peso, basándose en el peso total de las partículas de pigmentos.

Los inventores de la presente invención hallaron que es posible preparar partículas de pigmentos autoaglutinantes directamente en una suspensión de alto contenido de sólidos del pigmento mineral. Esto se logra proporcionando, en una primera etapa, una suspensión acuosa de material de pigmento mineral. Además, se proporciona un aglutinante específico. El aglutinante se mezcla con la suspensión acuosa de material de pigmento mineral. Después de ajustar la suspensión hasta un alto contenido de sólidos de desde el 45 hasta el 80% en peso basándose en el peso total de la suspensión, la suspensión se muele con el fin de obtener partículas de pigmentos autoaglutinantes, hasta que la fracción de partículas de pigmentos autoaglutinantes que tienen un tamaño de partícula menor de 1 pm sea mayor del 5% en peso, basándose en el peso total de las partículas de pigmentos.

Según un segundo aspecto, la presente invención se refiere a una suspensión de partículas de pigmentos autoaglutinantes que puede obtenerse mediante el procedimiento según la presente invención.

Otro aspecto de la presente invención se refiere al... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

Procedimiento para preparar partículas de pigmentos autoaglutinantes que comprende las siguientes etapas:

a) proporcionar una suspensión acuosa de material de pigmento mineral;

b) proporcionar al menos un aglutinante polimérico, en el que el aglutinante comprende al menos un polisacárido modificado que tiene un grado de carboxilación en el intervalo de 0,4 a 2,0 y que tiene una viscosidad intrínseca en el intervalo de 3 a 300 ml/g;

en el que el carbono del aglutinante muestra una velocidad de transformación nuclear de 14C en 14N de entre 900 y 920 transformaciones por hora y por gramo de carbono en el aglutinante;

c) mezclar el aglutinante de la etapa b) con la suspensión acuosa de material de pigmento mineral de la etapa a) y ajustar el contenido de sólidos de la suspensión obtenida de modo que sea de desde el 45 hasta el 80% en peso, basándose en el peso total de la suspensión;

d) triturar la suspensión acuosa de material mineral de la etapa c) hasta que la fracción de partículas de pigmentos autoaglutinantes que tienen un tamaño de partícula menor de 1 pm sea mayor del 5% en peso, basándose en el peso total de las partículas de pigmentos,

en el que, en la etapa c), el aglutinante se añade a la suspensión acuosa de pigmentos minerales en una cantidad de desde el 0,1 hasta el 10,0% en peso, basándose en el peso total de la suspensión.

Procedimiento según la reivindicación 1, en el que el al menos un polisacárido modificado es carboximetilcelulosa.

Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, en el que, en la etapa c), el aglutinante se añade a la suspensión acuosa de pigmentos minerales en una cantidad de desde el 0,2 hasta el 5% en peso, preferiblemente del 0,25 al 3,0% en peso, basándose en el peso total de la suspensión.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el aglutinante está en forma de una disolución o un material seco, preferiblemente en forma de una disolución acuosa que tiene una concentración de aglutinante de desde el 1 hasta el 70% en peso, preferiblemente desde el 2 hasta el 55% en peso, más preferiblemente desde el 5 hasta el 50% en peso y lo más preferiblemente desde el 30 hasta el 50% en peso, basándose en el peso total de la disolución.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el aglutinante consiste sólo en al menos un polisacárido modificado, preferiblemente carboximetilcelulosa.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el aglutinante se compone de una mezcla de dos o más tipos de polisacáridos modificados, en el que al menos uno tiene un grado de carboxilación en el intervalo de 0,4 a 2,0 y una viscosidad Intrínseca en el intervalo de 3 a 300 ml/g.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el contenido de sólidos se ajusta de modo que sea de desde el 50 hasta el 80% en peso, más preferiblemente desde el 60 hasta el 79% en peso, lo más preferiblemente desde el 65 hasta el 78% en peso, basándose en el peso total de la suspensión.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que los grupos carboxílicos del al menor un polisacárido modificado se neutralizan al menos parcialmente mediante la adición a la suspensión acuosa de material de pigmento mineral, antes de o durante la etapa de trituración d), de uno o más cationes polivalentes, en el que los cationes polivalentes se seleccionan preferiblemente de Sr2+, Ca2+ o Mg2+, y lo más preferiblemente de Ca2+ añadido en forma de Ca(OH)2 en suspensión y/o disolución.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que los grupos carboxílicos del al menos un polisacárido modificado se neutralizan al menos parcialmente mediante la adición a la suspensión acuosa de material de pigmento mineral, antes de o durante la etapa de trituración d), de uno o más cationes polivalentes, formados in situ mediante la adición de un ácido, preferiblemente H3P04, o una sal reactiva ácidatal como Na2HPC>4, preferiblemente CaHPCU.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que los grupos carboxílicos del al menos un polisacárido modificado se neutralizan al menos parcialmente mediante la adición a la suspensión acuosa de material de pigmento mineral, antes de o durante la etapa de trituración d), de uno o más cationes monovalentes, en el que los cationes monovalentes se seleccionan preferiblemente de L¡+,

Na+ o K+.

11.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que los grupos carboxilicos del al menos un polisacárido modificado se neutralizan al menos parcialmente mediante la adición a la

suspensión acuosa de material de pigmento mineral, antes de o durante la etapa de trituración d), de una combinación de uno o más cationes polivalentes y uno o más cationes monovalentes, en el que los cationes polivalentes se seleccionan preferiblemente de Sr2+, Ca2+ o Mg2+, y lo más preferiblemente de Ca2+ añadido en forma de Ca(OH)2 en suspensión y/o disolución, y en el que los cationes monovalentes se seleccionan preferiblemente de L¡+, Na+ o K+.

12.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que la etapa de trituración d) se lleva a cabo hasta que la fracción de partículas de pigmentos autoaglutinantes que tienen un tamaño de partícula menor de 1 pm sea mayor del 20% en peso, preferiblemente mayor del 60% en peso, más preferiblemente mayor del 75% en peso y lo más preferiblemente mayor del 85% en peso, basándose en el

peso total de las partículas de pigmentos.

13.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que antes de o durante o después de las etapas c) y/o d), se añade un agente dispersante.

14.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, en el que el material de pigmento mineral se selecciona de carbonato de calcio, minerales que contienen carbonato de calcio, cargas a base de carbonatos mixtos o mezclas de los mismos, y en el que los minerales que contienen carbonato de calcio comprenden preferiblemente dolomía, y las cargas a base de carbonatos mixtos se seleccionan preferiblemente de calcio asociado con magnesio, arcilla, talco, mezclas de talco-carbonato de caldo,

mezclas de carbonato de calcio-caolín o mezclas de carbonato de calcio natural con hldróxldo de aluminio, mica o con fibras sintéticas o naturales, o coestructuras de minerales, preferiblemente coestructuras de talco-carbonato de calcio, talco-dióxido de titanio o carbonato de calcio-dióxido de titanio.

Procedimiento según la reivindicación 14, en el que el carbonato de calcio es un carbonato de calcio natural triturado, un carbonato de calcio precipitado, un carbonato de calcio modificado o una mezcla de los mismos.

16.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que el grado de carboxilación del al menos un polisacárido modificado está en el Intervalo de 0,4 a 2,0, de 0,5 a 1,8, de 0,6 a 1,6 o de 0,7 a

1,5.

17.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en el que la viscosidad intrínseca del al menos un polisacárido modificado está en el Intervalo de 5 a 250 ml/g, preferiblemente de 5 a 220 ml/g y más preferiblemente de 10 a 200 ml/g.

18.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, en el que el al menos un polisacárido modificado tiene un grado de carboxilación de 1 o más, y una viscosidad intrínseca en el Intervalo de 5 a 250 ml/g, preferiblemente de 5 a 150 ml/g y más preferiblemente de 10 a 100 ml/g.

19.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, en el que el al menos un polisacárido modificado tiene un grado de carboxilación de menos de 1, y una viscosidad Intrínseca en el Intervalo de 5 a 70 ml/g, preferiblemente de 5 a 50 ml/g y más preferiblemente de 10 a 30 ml/g.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, en el que la viscosidad Intrínseca del polisacárido modificado proporcionado en la etapa b) se ajusta mediante la adición de al menos peróxido de hidrógeno, opcionalmente, en presencia de un peróxido alcalino, en de dos a cinco etapas.

21.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, en el que la etapa de trituración d) se lleva a cabo a una temperatura de desde 30 hasta 110°C, preferiblemente de 55 a 105°C.

22.

Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, en el que la etapa de trituración d) se lleva a cabo de manera discontinua o continua, preferiblemente de manera continua.

23.

Suspensión de partículas de pigmentos autoaglutinantes, que puede obtenerse mediante el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22.

24.

Uso de la suspensión de partículas de pigmentos autoaglutinantes según la reivindicación 23 en aplicaciones de papel, plásticos, pinturas, hormigón y/o agricultura.

25.

Uso según la reivindicación 24, en el que la suspensión de partículas de pigmentos autoaglutinantes se usa en un procedimiento de acabado en húmedo de una máquina de papel, en aplicaciones de revestimiento o

papel de cigarrillos, o como soporte para impresión por rotograbado y/u offset y/o digital.

Uso según la reivindicación 24, en el que la suspensión de partículas de pigmentos autoaglutinantes se usa para reducir la exposición a la luz solar y al UV de hojas de plantas.