PHCH controlado por la carga.

Un proceso para preparar partículas pigmentarias autoligantes que comprende los siguientes pasos:

a) proporcionar una suspensión que comprende al menos un material que contiene carbonato de calcio,

b) proporcionar un ligante polimérico aniónico, en donde dicho ligante comprende al menos un polisacárido modificado,

c) proporcionar al menos un polímero catiónico, en donde el al menos un polímero catiónicio del paso c) se selecciona del grupo que consiste en poliaminas, polietileniminas, poliacrilamidas, resinas de epiclorhidrina catiónicas, cloruro de polidialildimetilamonio, almidón catiónico, goma guar catiónica y mezclas de los mismos,

d) mezclar la suspensión del paso a) y el ligante del paso b), y

e) triturar la suspensión mezclada del paso d),

donde el al menos un polímero catiónico del paso c)

(i) se mezcla en el paso d) con la suspensión del paso a) y el ligante del paso b), y/o

(ii) se mezcla con la suspensión obtenida después del paso de trituración e), y la mezcla obtenida es

desaglomerada.

en donde el ligante del paso b) se añade en una cantidad de 0,001 a 20 % en peso, en base al peso total del material que contiene carbonato de calcio seco,

el al menos un polímero catiónico del paso c) se añade en una cantidad de 0,001 a 20 % en peso, en base al peso total del material que contienen carbonato de calcio, y

el paso de trituración e) se realiza hasta que la fracción de las partículas pigmentada autoligantes tengan un tamaño de partícula de menos de 2 μm sea mayor del 20% en peso, en base al peso total de las partículas pigmentadas, según se mide con un Mastersizer 2000.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E12167683.

Solicitante: Omya International AG.

Nacionalidad solicitante: Suiza.

Dirección: BASLERSTRASSE 42 4665 OFTRINGEN SUIZA.

Inventor/es: ANDERSSON, LARS, GANE,PATRICK A.C, GANTENBEIN,DANIEL, SCHOELKOPF,JOACHIM, LAUFMANN,MAXIMILIAN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • 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)
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FABRICACION DEL PAPEL; PRODUCCION DE LA CELULOSA > COMPOSICIONES DE PASTA; SU PREPARACION NO CUBIERTA... > Materiales no fibrosos añadidos a la parte caracterizados... > D21H17/67 (Compuestos insolubles en el agua, p. ej. cargas o pigmentos)
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FABRICACION DEL PAPEL; PRODUCCION DE LA CELULOSA > COMPOSICIONES DE PASTA; SU PREPARACION NO CUBIERTA... > Papel cuché (cartón cuché D21J 1/08 ); Materiales... > D21H19/38 (caracterizados por los pigmentos)
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FABRICACION DEL PAPEL; PRODUCCION DE LA CELULOSA > COMPOSICIONES DE PASTA; SU PREPARACION NO CUBIERTA... > Materiales no fibrosos añadidos a la parte caracterizados... > D21H17/38 (que contienen grupos reticulables)
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FABRICACION DEL PAPEL; PRODUCCION DE LA CELULOSA > COMPOSICIONES DE PASTA; SU PREPARACION NO CUBIERTA... > Materiales no fibrosos añadidos a la parte caracterizados... > D21H17/24 (Polisacáridos)
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FABRICACION DEL PAPEL; PRODUCCION DE LA CELULOSA > COMPOSICIONES DE PASTA; SU PREPARACION NO CUBIERTA... > Materiales no fibrosos añadidos a la parte caracterizados... > D21H17/28 (Almidón)
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FABRICACION DEL PAPEL; PRODUCCION DE LA CELULOSA > COMPOSICIONES DE PASTA; SU PREPARACION NO CUBIERTA... > Materiales no fibrosos añadidos a la parte caracterizados... > D21H17/69 (modificados, p. ej. por asociación con otras composiciones previamente a la incorporación en la pasta o el papel)
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FABRICACION DEL PAPEL; PRODUCCION DE LA CELULOSA > COMPOSICIONES DE PASTA; SU PREPARACION NO CUBIERTA... > Materiales no fibrosos añadidos a la parte caracterizados... > D21H17/32 (Goma de Guar)
  • SECCION D — TEXTILES; PAPEL > FABRICACION DEL PAPEL; PRODUCCION DE LA CELULOSA > COMPOSICIONES DE PASTA; SU PREPARACION NO CUBIERTA... > Materiales no fibrosos añadidos a la parte caracterizados... > D21H17/27 (Sus ésteres)

PDF original: ES-2547098_T3.pdf

 

google+ twitter facebook

Fragmento de la descripción:

PHCH controlado por la carga

La invención se refiere a un proceso para preparar suspensiones en partículas pigmentarias autoligantes.

Los materiales minerales y ligantes están entre los constituyentes principales empleados en la fabricación de numerosos productos tales como materiales de pinturas, papel y plástico. En los mismos, los materiales minerales tales como el carbonato de calcio y otros materiales en partículas favorecen las propiedades mecánicas y ópticas, mientras que el ligante, generalmente a base de látex y en forma de suspensiones o dispersiones acuosas, proporciona la adhesión y cohesión necesarias para que se produzcan los respectivos constituyentes del producto final.

A fin de evitar las dificultades logísticas de la manipulación de materiales minerales y ligantes por separado, y adicionalmente para evitar las interacciones físicas y químicas no deseadas desarrolladas en mezclas comparables de materiales minerales y ligantes, se han desarrollado partículas pigmentarias autoligantes y son conocidas en la industria. Con respecto a esto, las partículas pigmentarias autoligantes que tienen tanto las propiedades del material mineral como el ligante pueden ser directamente implementadas en una variedad de aplicaciones. Este producto único denominado partículas pigmentarias autoligantes se refiere a partículas sólidas distintivas, formadas de material mineral y ligante que están unidas íntimamente entre sí. Las fuerzas de cohesión internas son tales como para proporcionar a las partículas pigmentarias autoligantes una estabilidad mecánica excelente.

Las partículas pigmentarias autoligantes se preparan mediante un proceso que implementa al menos un paso de trituración de materiales minerales en presencia de ligante, donde trituración se refiere a una operación que conduce a una reducción en el tamaño de las partículas; los materiales minerales en las partículas pigmentarias autoligantes tienen un diámetro más pequeño que el material mineral inicial empleado para su producción. Dichas partículas pigmentarias autoligantes se describen en una cantidad de documentos, incluyendo WO 2006/008657, WO 2006/128814, y WO 2008/139292.

Un método para tratar las partículas de un material de relleno de carbonato de calcio, en donde el material de relleno se trata con un material polimérico que incluye tanto grupos aniónicos como catiónicos, se describe en la patente estadounidense US 3.873,336 A. La US 5.384.013 A revela una composición acuosa de revestimiento del papel que entre otros contiene un pigmento inorgánico particulado y un adhesivo, en donde dicho pigmento se dispers catlónlcamente con un agente dispersante que comprende un poliectrolito aniónico y un polielectrolito catiónico, donde el poliectrolito catiónico está presente en una cantidad suficiente para volver las partículas pigmentarias catlónlcas, y en donde el adhesivo es un adhesivo catiónico o no iónico.

Para concluir, el Solicitante desearía mencionar las siguientes solicitudes en su nombre, las cuales se refieren también a procesos para preparar partículas pigmentarias autoligantes: EP 2 505 614, EP 2 505 615, EP 2 565 237, y EP 2 565 236.

Las partículas pigmentarias autoligantes que contienen ligantes que están basados en polímeros los cuales se obtienen de recursos naturales o renovables son un punto particular de interés por motivos medioambientales. Sin embargo, ese tipo de partículas pigmentarias autoligantes se forman a menudo a partir de polisacáridos modificados con carga negativa, lo cual puede ser desfavorable para ciertos campos de aplicaciones. Por ejemplo, debido a su carga superficial negativa dichas partículas pigmentarias son difíciles de retener durante los procesos de producción de papel. Esto conduce a un consumo elevado de partículas pigmentarias autoligantes y de auxiliar de retención adicional durante la producción de papel para obtener la carga deseada del agente de relleno en el papel.

Un problema adicional en los procesos de producción de papel es que los niveles de agente de relleno en el papel son limitados debido a pérdidas de resistencia del papel a medida que aumentan los niveles de agente de relleno. Un motivo de esto es que la cantidad reducida de fibras en la hoja de papel reduce la cantidad de uniones de fibras en la hoja y la presencia del agente de relleno reduce el área de contacto entre las fibras remanentes. Como resultado, la retención de cantidad elevadas de agente de relleno produce una hoja más débil que puede romperse más fácilmente en las máquinas de papel, prensas de encolado, recubridoras, bobinadoras, prensas de imprimir, impresoras, o fotocopiadoras.

Sin embargo, se desean niveles elevados de agente de relleno en el papel ya que esto proporcionaría la posibilidad de reducir la cantidad de fibras de madera en el papel. Asimismo, los papeles con un contenido elevado de agente de relleno se secarán más rápido, y como resultado, la máquina de papel puede funcionar más rápido. Por lo tanto, la adición de niveles elevados de agente de relleno puede reducir los costes de producción de papel y ahorra recursos naturales.

La patente estadounidense N° 5.611.890 se refiere a un papel de seda fuerte, relleno suave que comprende un agente de relleno en partículas no celulósico, donde dicho agente de relleno comprende entre 5 y 50 % en peso de dicho papel de seda. La WO 03/087472 revela un tratamiento del agente de relleno que comprende la preparación de composiciones de almidón- látex dilatadas, y la adición de dichas composiciones a una suspensión de relleno. El 5 uso de estos agentes de relleno tratados durante la fabricación del papel mejora la retención del agente de relleno y produce papeles cargados, donde la adición del agente de relleno tiene solamente un efecto negativo mínimo sobre las propiedades de resistencia. Un material de relleno de la fabricación de papel que ha sido tratado superficialmente con un polímero catiónico se describe en CA 2.037.525. El artículo "Mejora de las propiedades del papel usando agente de relleno de carbonato de calcio precipitado modificado con almidón" ("Improvement of paper properties 10 using starch-modified precipitated calcium carbonate filler") de Zhao et al., TAPPI Journal 2005, vol. 4(2), se refiere a agentes de relleno de carbonato de calcio precipitado comercial que han sido modificados con almidones en bruto de maíz y de patata. Estos agentes de relleno modificados se utilizaron como agentes de relleno para la fabricación del papel para mejorar la resistencia en papeles con alto contenido de relleno.

Teniendo en cuenta lo anterior, el experto en la técnica sigue interesado en mejorar el proceso de producción de 15 partículas pigmentarias autoligantes.

Por lo tanto, es un objeto de la presente invención proporcionar un proceso para preparar partículas pigmentarias autoligantes que evita las desventajas antes mencionadas. En particular, es deseable, proporcionar un proceso para preparar partículas pigmentarias autoligantes, que permita la provisión de un material de relleno que muestre una buena retención en procesos de producción de papel, y evite el uso de grandes cantidades de auxiliares de 20 retención. También se desea que las partículas pigmentarias autoligantes obtenidas puedan ser incorporadas en papel en grandes cantidades, y así, permitir la producción de papel de alto contenido de agente de relleno, sin deteriorar las propiedades mecánicas u ópticas del papel. También sería deseable proporcionar un proceso para preparar partículas pigmentarias autoligantes obtenidas que tengan la capacidad de mejorar las propiedades mecánicas del papel cuando se utilizan como material de relleno en aplicaciones de papel, especialmente cuando se 25 utilizan en la producción de papeles... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un proceso para preparar partículas pigmentarias autoligantes que comprende los siguientes pasos:

a) proporcionar una suspensión que comprende al menos un material que contiene carbonato de calcio,

b) proporcionar un ligante polimérico aniónico, en donde dicho ligante comprende al menos un polisacárido modificado,

c) proporcionar al menos un polímero catiónico, en donde el al menos un polímero catiónicio del paso c) se selecciona del grupo que consiste en poliaminas, polietileniminas, poliacrilamidas, resinas de epiclorhidrina catiónicas, cloruro de polidialildimetilamonio, almidón catiónico, goma guar catiónica y mezclas de los mismos,

d) mezclar la suspensión del paso a) y el ligante del paso b), y

e) triturar la suspensión mezclada del paso d), donde el al menos un polímero catiónico del paso c)

(I) se mezcla en el paso d) con la suspensión del paso a) y el ligante del paso b), y/o

(¡I) se mezcla con la suspensión obtenida después del paso de trituración e), y la mezcla obtenida es desaglomerada.

en donde el ligante del paso b) se añade en una cantidad de 0,001 a 20 % en peso, en base al peso total del material que contiene carbonato de calcio seco,

el al menos un polímero catiónico del paso c) se añade en una cantidad de 0,001 a 20 % en peso, en base al peso total del material que contienen carbonato de calcio, y

el paso de trituración e) se realiza hasta que la fracción de las partículas pigmentada autoligantes tengan un tamaño de partícula de menos de 2 pm sea mayor del 20% en peso, en base al peso total de las partículas pigmentadas, según se mide con un Mastersizer 2000.

2. El proceso de la reivindicación 1, donde en el paso d) la suspensión del paso a) es, en un primer paso, mezclada con el ligante del paso b), y luego, en un segundo paso, se mezcla con el al menos un polímero catiónico del paso

c).

3. El proceso de la reivindicación 2, donde en el primer paso la suspensión del paso a) se mezcla con una primera parte del ligante del paso b), la mezcla obtenida se tritura y luego se mezcla con la parte remanente del ligante del paso b).

4. El proceso de la reivindicación 1, donde en el paso d) el ligante del paso b) es, en un primer paso, mezclado con el polímero catiónico del paso c), y luego, en un segundo paso, se mezcla con la suspensión del paso a).

5. El proceso de la reivindicación 1, donde en el paso d) la suspensión del paso a) se mezcla con el ligante del paso b) y el polímero catiónico del paso c) en un paso.

6. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el polímero catiónico se agrega en una cantidad tal que la densidad de carga de las partículas pigmentarias autoligantes obtenidas es inferior en comparación con partículas pigmentarias autoligantes que no contienen el polímero catiónico, preferentemente el polímero catiónico se agrega en una cantidad tal que la densidad de carga de la partícula pigmentaria autoligante obtenida está entre -100 y -5 pEq/g, preferentemente entre -80 y -10 pEq/g, y más preferentemente entre -70 y -15 pEq/g.

7. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el al menos un material que contiene carbonato de calcio se selecciona entre carbonato de calcio, minerales que contienen carbonato de calcio, agentes de relleno basados en carbonatos de calcio mixtos, o sus mezclas, preferentemente el al menos un material que contiene carbonato de calcio es carbonato de calcio, y más preferentemente carbonato de calcio triturado.

8. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el al menos un material que contiene carbonato de calcio del paso a) se proporciona en forma de partículas que tienen un valor de diámetro de partícula

medio ponderado dso de 0,1 a 100 pm, con preferencia entre 0,1 y 80 pm, más preferentemente entre 0,5 y 50 pm, y con máxima preferencia entre 5,0 y 25 pm.

9. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el al menos un material que contiene carbonato de calcio se proporciona en forma de partículas que tienen un área de superficie específica de entre 0,1 y 200 m2/g con preferencia entre 1 y 25 m2/g, más preferentemente entre 2 y 15 m2/g, y con máxima preferencia entre 3 y 12 rrr/g.

10. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde la suspensión del paso a) tiene un contenido de sólidos de al menos 1 % en peso, con preferencia entre 1 y 90 % en peso, más preferentemente entre 5 y 85 % en peso, aun más preferentemente entre 20 y 75% en peso, y con máxima preferencia entre 45 y 65 % en peso, en base al peso total de la suspensión.

11. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el al menos un polisacárido modificado es un derivado de carboximetilo y/o un derivado de carboximetil hidroxipropilo y/o un derivado de carboximetil hidroxietilo de un polisacárido, preferentemente una carboximetilcelulosa, un almidón aniónico, un guar aniónico, o sus mezclas.

12. El proceso de la reivindicación 11, donde el al menos un polisacárido modificado tiene un grado de sustitución de los grupos hidroxilo en el rango entre 0,4 y 2,0, 0,5 y 1,8, 0,6 y 1,6, o 0,7 y 1,5.

13. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el ligante del paso b) es una carboximetilcelulosa, preferentemente que tiene una viscosidad intrínseca en el rango entre 5 y 500 ml/g, con preferencia entre 10 y 400 ml/g, y más preferentemente entre 20 y 350 ml/g.

14. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el ligante del paso b) está en forma de una solución o material seco, preferentemente en forma de una solución que tiene una concentración de ligante de 1 a 70 % en peso, con preferencia entre 2 y 30 % en peso, más preferentemente entre 3 y 15 % en peso, y con máxima preferencia entre 4 y 10 % en peso, en base al peso total de la solución.

15. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el ligante del paso b) se agrega en una cantidad entre 0,005 y 15 % en peso, más preferentemente entre 0,01 y 10 % en peso, y con máxima preferencia entre 0,05 y 5 % en peso, en base al peso total del material que contiene carbonato de calcio seco.

16. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el al menos un polímero catiónico del paso c) está en forma de una solución o material seco, preferentemente en forma de una solución acuosa que tiene una concentración entre 1 y 70 % en peso, con preferencia entre 2 y 55 % en peso, más preferentemente entre 5 y 50 % en peso, y con máxima preferencia entre 30 y 50 % en peso, en base al peso total de la solución.

17. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el al menos un polímero catiónico del paso c) se agrega en una cantidad entre 0,005 y 15 % en peso, más preferentemente entre 0,01 y 10 % en peso, y con máxima preferencia entre 0,05 y 5 % en peso o entre 0,5 y 2,5 % en peso, en base al peso total del material que contiene carbonato de calcio seco.

18. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el paso de trituración e) se lleva a cabo a una temperatura entre 5 y 110°C, entre 10 y 100°C, entre 15 y 80°C, o entre 20°C y 25°C.

19. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el paso de trituración e) se lleva a cabo en forma continua o discontinua, preferentemente en forma continua.

20. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, donde el proceso comprende además un paso de concentrar la suspensión obtenida de las partículas pigmentarias autoligantes.