Híbrido de pigmentos autoaglutinantes.

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

a) proporcionar una suspensión acuosa de materiales pigmentarios minerales;

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 >300 a 500 ml/g,

c) mezclar el aglutinante de la etapa b) con la suspensión acuosa de materiales pigmentarios minerales de la etapa a) y ajustar el contenido en sólidos de la suspensión obtenida para que sea de ³ 45 al 95% en peso, preferiblemente desde el 45 hasta el 80% en peso, basándose en el peso total de la suspensión;

d) triturar la suspensión acuosa de materiales minerales de la etapa c),

en el que en la etapa c) el aglutinante se añade a la suspensión acuosa de pigmento mineral 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: E11179572.

Solicitante: Omya International AG.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: BASLERSTRASSE 42 4665 OFTRINGEN SUIZA.

Inventor/es: GANE,PATRICK A.C, GANTENBEIN,DANIEL, SCHOELKOPF,JOACHIM.

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-2456369_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Híbrido de pigmentos autoaglutinantes Los aglutinantes y los materiales minerales se encuentran entre los principales constituyentes de las pinturas y de los colores de revestimiento de papeles. Los primeros, que generalmente son a base de látex y están 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 tal como fertilizante agrícola. Los segundos, comúnmente carbonato de calcio, pueden proporcionar mejoras, por ejemplo, en la calidad del papel y la pintura y las propiedades en agricultura, especialmente en relación con sus propiedades ópticas. El concepto de partículas de pigmento autoaglutinantes se conoce en la industria: se refiere a partículas sólidas, distintas, formadas de material mineral y aglutinante que están unidos íntimamente entre sí. Las fuerzas de cohesión internas son tales que proporcionan a las partículas de pigmento autoaglutinantes una excelente estabilidad mecánica. Tales partículas pueden implementarse directamente en una variedad de aplicaciones.

La implementación de partículas de pigmento 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 que se desarrollan en mezclas comparables de minerales y aglutinantes.

Se preparan partículas de pigmento autoaglutinantes mediante un procedimiento que implementa al menos una etapa de triturar materiales minerales en presencia de aglutinante, en el que la trituración se refiere a una operación que conduce a una reducción del tamaño de la partícula; los materiales minerales de las partículas de pigmento autoaglutinantes tienen un diámetro más pequeño que el material mineral inicial utilizado para producirlas. Tales partículas de pigmento autoaglutinantes se describen en varios documentos, incluyendo WO 2006/008657, WO 2006/128814 y WO 2008/139292.

Sin embargo, los procedimientos para preparar partículas de pigmento mineral autoaglutinantes que se conocen en la técnica se limitan a la preparación o la cotrituración de suspensiones que tienen un bajo contenido en sólidos. Las suspensiones con contenidos en sólidos altos sólo podrían procesarse si se añadiesen los dispersantes correspondientes tal como se menciona, por ejemplo, en el documento EP 1 747 252, que se refiere a un método para producir cargas o pigmentos inorgánicos de superficie modificada de un tamaño de partícula deseado. Dicho método se caracteriza porque las suspensiones de cargas o pigmentos constituidas por cargas o pigmentos inorgánicos se muelen hasta el tamaño de partícula deseado bajo la acción de fuerzas de compresión y de corte usando de dispersiones poliméricas en combinación con auxiliares de molienda y/o agentes dispersantes. Sin embargo, la adición de dispersantes afecta, entre otras cosas, a la adsorción del aglutinante a las partículas durante la cotrituración.

Por otra parte, la preparación de suspensiones con bajo contenido en sólidos tiene el inconveniente de que el producto triturado obtenido tiene que concentrarse antes de su envío a otras instalaciones para su procesamiento adicional. Durante la etapa de concentración que consume tiempo y energía, se observa muy frecuentemente una pérdida no deseada de aglutinante polimérico y, adicionalmente, se forman aglomerados no deseados. Además, 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, para el experto en la técnica sigue siendo de interés mejorar el procedimiento de producción de partículas pigmentarias autoaglutinantes. Sería especialmente deseable proporcionar un procedimiento para preparar partículas de pigmento mineral autoaglutinantes que puedan aplicarse a suspensiones de pigmentos minerales que tienen un alto contenido en sólidos, evitando así una etapa de aumento de la concentración que consume energía y tiempo y, por ejemplo, la formación de cantidades significativas de aglomerados no deseados.

Otro objeto de la presente invención es reducir o eliminar el material de partida de aglutinante a base de combustibles fósiles para cumplir al máximo el Protocolo de Kyoto, para reducir la polución por CO2 fósil de la atmósfera durante la combustión de los productos finales.

El Protocolo de Kyoto es un acuerdo internacional vinculado a la Convención Marco de las Naciones Unidas para el Cambio Climático (“United Nations Framework Convention on Climate Change”) . La característica principal del Protocolo de Kyoto es que fija objetivos vinculantes para 37 países industrializados y la comunidad europea para reducir las emisiones de gases invernadero (GHG, “greenhouse gas”) . Esto asciende a un promedio del cinco por ciento con respecto a los niveles de 1990 a lo largo del periodo de cinco años de 2008 a 2012. El Protocolo de Kyoto se adoptó en Kyoto, Japón, el 11 de diciembre de 1997 y entró en vigencia el 16 de febrero de 2005.

Aunque el solicitante conoce como una solución la solicitud de patente europea sin publicar n.º 11 160900.4 que describe un procedimiento para la preparación de partículas de pigmento autoaglutinantes que comprende las etapas de: a) proporcionar una suspensión acuosa de pigmento mineral, b) proporcionar al menos un aglutinante

polimérico, en el que el aglutinante comprende al menos una carboximetilcelulosa 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, c) mezclar el aglutinante de la etapa b) con la suspensión acuosa de materiales pigmentarios minerales de la etapa a) y ajustar el contenido en sólidos de la suspensión obtenida de manera que sea del 45 al 80% en peso, basándose en el peso total de la suspensión, y d) triturar la suspensión acuosa de materiales minerales de la etapa c) , y la solicitud de patente europea sin publicar n.º 11 160926.9 que describe un procedimiento para la preparación de partículas de pigmento autoaglutinantes que comprende las etapas de: a) proporcionar una suspensión acuosa 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 a 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 materiales pigmentarios minerales de la etapa a) y ajustar el contenido en sólidos de la suspensión obtenida de manera que sea del 45 al 80% en peso, basándose en el peso total de la suspensión, y d) triturar la suspensión acuosa de materiales minerales de la etapa c) hasta que la fracción de partículas de pigmento autoaglutinantes que tiene un tamaño de partícula de menos de 1 μm sea mayor del 5% en peso, basándose en el peso total de las partículas de pigmento, los objetos anteriores y otros se solucionan mediante la materia tal como se define en el presente documento en las reivindicaciones independientes.

El documento US 5.708.162 A describe un procedimiento para la preparación de éteres de polisacáridos de bajo peso molecular que pueden emplearse en aglutinantes para mejorar el poder adhesivo y las propiedades de formación de película.

Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento para... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Procedimiento para preparar partículas de pigmento autoaglutinantes que comprende las siguientes etapas:

a) proporcionar una suspensión acuosa de materiales pigmentarios minerales;

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 > 300 a 500 ml/g,

c) mezclar el aglutinante de la etapa b) con la suspensión acuosa de materiales pigmentarios minerales de la etapa a) y ajustar el contenido en sólidos de la suspensión obtenida para que sea de ≥ 45 al 95% en peso, preferiblemente desde el 45 hasta el 80% en peso, basándose en el peso total de la suspensión;

d) triturar la suspensión acuosa de materiales minerales de la etapa c) ,

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

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

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

4. 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 0, 5 hasta el 50% en peso, preferiblemente desde el 1 hasta el 40% en peso, más preferiblemente desde el 3 hasta el 20% en peso y lo más preferiblemente desde el 4 hasta el 10% en peso, basándose en el peso total de la disolución.

5. 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.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el aglutinante está compuesto por una mezcla de dos o más tipos de polisacárido modificado, 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 > 300 a 500 ml/g.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el contenido en sólidos de la suspensión obtenida en la etapa c) se ajusta de manera que sea de desde el 45 hasta el 80% en peso, preferiblemente desde el 45 hasta el 60% en peso, más preferiblemente desde el 48 hasta el 58% en peso y lo más preferiblemente del 50 al 55% en peso, basándose en el peso total de la suspensión.

8. 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 añadiendo a la suspensión acuosa de materiales pigmentarios minerales antes de o durante la etapa de trituración d) 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.

9. 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 añadiendo a la suspensión acuosa de materiales pigmentarios minerales antes de o durante la etapa de trituración d) uno o más cationes polivalentes, formados in situ, añadiendo un ácido, preferiblemente H3PO4, o sal de reacción ácida tal como Na2HPO4, preferiblemente CaHPO4.

10. 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 añadiendo a la suspensión acuosa de materiales pigmentarios minerales antes de o durante la etapa de trituración d) uno o más cationes monovalentes, en el que los cationes monovalentes se seleccionan preferiblemente de Li+, Na+ o K+.

11. 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 añadiendo a la suspensión acuosa de materiales pigmentarios minerales antes de o durante la etapa de trituración d) 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 Li+, Na+ o K+.

12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que la etapa de trituración d) se realiza hasta que la fracción de partículas de pigmento autoaglutinantes que tienen un tamaño de partícula de menos de 1 μm es mayor del 5% en peso, preferiblemente mayor del 20% en peso, más 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 pigmento.

13. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que antes 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 dicho material de pigmento mineral se selecciona de carbonato de calcio, minerales que contienen carbonato de calcio, cargas mixtas a base de carbonatos o mezclas de los mismos, y en el que los minerales que contienen carbonato de calcio comprenden preferiblemente dolomía, y las cargas mixtas a base de carbonatos se seleccionan preferiblemente de calcio asociado con magnesio, arcilla, talco, mezclas de carbonato de calcio y talco, mezclas de carbonato de calcio y caolín, o mezclas de carbonato de calcio natural con hidróxido de aluminio, mica o con fibras sintéticas o naturales o coestructuras de minerales, preferiblemente coestructuras de carbonato de calcio y talco o dióxido de titanio y talco o carbonato de calcio-dióxido de titanio.

15. 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, 0; o de 0, 7 a 0, 9.

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 > 300 a 500 ml/g, preferiblemente de 320 a 450 ml/g y más preferiblemente de 330 a 350 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 menos, y una viscosidad intrínseca en el intervalo de > 300 a 500 ml/g, preferiblemente de 320 a 450 ml/g y más preferiblemente de 330 a 350 ml/g.

19. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, en el que la etapa de trituración d) se realiza a una temperatura de desde 25 hasta 110ºC, preferiblemente de 35 a 70ºC.

20. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, en el que la etapa de trituración d) se realiza por tandas o de manera continua, preferiblemente de manera continua.

21. Suspensión de partículas de pigmento autoaglutinantes, que puede obtenerse mediante el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20.

22. Uso de la suspensión de partículas de pigmentos autoaglutinantes según la reivindicación 21 en aplicaciones de papel, plásticos, pintura, hormigón y/o agricultura.

23. Uso según la reivindicación 22, en el que la suspensión de partículas de pigmentos autoaglutinantes se usa en el procedimiento final húmedo de una máquina papelera, en aplicaciones de papel para cigarrillos y/o revestimientos

o como soporte para impresión por rotograbado y/u offset y/o digital.

24. Uso según la reivindicación 22, en el que la suspensión de partículas de pigmentos autoaglutinantes se usa para reducir la exposición de las hojas de las plantas a la luz solar y UV.