PROCESO PARA LA PREPARACIÓN DE UNA CARGA MINERAL TRATADA, LA CARGA MINERAL OBTENIDA Y SUS USOS.

Proceso para la preparación de una carga mineral tratada, la carga mineral obtenida y sus usos La presente invención se refiere al campo de los procesos de tratamiento de cargas minerales, en particular para preparar cargas minerales tratadas para su uso en aplicaciones plásticas, y especialmente en aplicaciones de películas protectoras extrusionadas o transpirables a base de polipropileno (PP) o de polietileno (PE). El objeto de la presente invención es un proceso para preparar una carga mineral tratada, caracterizada porque el proceso consta de los siguientes pasos: (a) tratar al menos una carga mineral seca con al menos una sal del Grupo II o del Grupo II de un ácido monocarboxílico alifático C8 a C24 para producir una carga mineral intermedia; y, a continuación, (b) tratar la carga mineral intermedia del paso (a) con al menos un ácido monocarboxílico alifático C8 a C24 para producir una carga mineral tratada. Los productos obtenidos mediante el proceso de la invención pueden ser utilizados en aplicaciones plásticas, especialmente en aplicaciones de polietileno (PE), polipropileno (PP), poliuretano (PU) y cloruro de polivinilo (PVC), y mas particularmente en aplicaciones de películas protectoras extrusionadas o transpirables a base de PP o de PE. Las cargas minerales, como el carbonato cálcico, se utilizan a menudo como cargas particuladas en productos de polímero. La presencia de elementos volátiles asociados a cargas minerales que se desarrollan a las temperaturas alcanzadas durante la aplicación de tales cargas minerales y/o durante el procesamiento de dichos productos con carga mineral puede causar la degradación de la calidad final del producto de polímero con mineral. Este es un problema que se observa especialmente durante la preparación de cargas minerales, y más particularmente carbonato cálcico, que contengan películas protectoras extrusionadas o transpirables a base de PP o de PE. Además, los elementos volátiles pueden dar lugar a una reducción de la resistencia ténsil y al cizallamiento de dicha película, así como degradar sus características visibles, especialmente su uniformidad visible. Los elementos volátiles pueden generar una espumación excesiva del polímero con mineral durante un paso de composición, lo que causaría la acumulación de producto no deseado durante la extracción del vacío y esto a su vez sería causante de una menor tasa de producción. Tales elementos volátiles pueden ser o estar, por ejemplo: - inherentemente asociados a la carga mineral («elementos volátiles inherentes») y especialmente asociados al agua; y/o - introducidos durante el tratamiento de la carga mineral («elementos volátiles añadidos»), por ejemplo para hacer más dispersable la carga mineral en un medio plástico; y/o - generados mediante la reacción de materiales orgánicos inherentes y/o materiales orgánicos añadidos con la carga mineral; tales reacciones pueden ser especialmente inducidas o potenciadas por las temperaturas alcanzadas durante la introducción y/o el procesamiento del material de polímero que contiene la carga mineral tratada, como por ejemplo durante el proceso de extrusión o de composición; y/o - generados mediante la reacción de materiales orgánicos inherentes y/o materiales orgánicos añadidos, formando CO2, agua y posiblemente fracciones de bajo peso molecular de tales materiales orgánicos; dicha degradación puede ser especialmente inducida o potenciada por las temperaturas alcanzadas durante la introducción y/o el procesamiento del material de polímero que contiene la carga mineral tratada, como por ejemplo durante el proceso de extrusión o de composición. En la presente especificación y reivindicaciones se hará referencia como «volátiles totales» a la fracción de masa de todos los volátiles respecto a la masa de una muestra de carga mineral (incluyendo los volátiles introducidos como resultado de pasos de preparación comunes de la carga mineral, incluyendo molienda, con o sin agentes potenciadores de la molienda, enriquecimiento, con o sin agentes potenciadores de la flotación, y otros agentes de tratamiento previo no citados expresamente, detectados por medio del análisis gravimétrico descrito más adelante. 2   Para los fines de la presente Solicitud, los volátiles totales asociados a cargas minerales y desarrollados dentro de un intervalo de temperatura dado se caracterizarán de acuerdo con un % de pérdida de masa de la muestra de carga mineral en este intervalo de temperatura presentado en una curva termogravimétrica (TGA); el experto en la materia conoce la técnica necesaria para obtener una curva termogravimétrica TGA). Tal método analítico proporciona información relativa a las pérdidas de masa con gran precisión y es algo comúnmente conocido; por ejemplo, se describe en Principles of Instrumental Analysis, fith edition, Skoog, Holler, Nieman, 1998 (primera edición de 1992) en las páginas 798-800 del capítulo 31, así como en muchas otras obras de referencia comúnmente conocidas. Los expertos en la materia podrán determinar los «volátiles totales» mediante análisis rutinarios sencillos, como por ejemplo mediante un análisis termogravimétrico (TGA) con un equipo Mettler Toledo TGA 851 a partir de una muestra de 500 ±50 mg y con temperaturas de exploración de 25 a 300 °C a una tasa de 20 °C por minuto bajo un flujo de aire de 70 ml/min. A continuación, se determinó el porcentaje de pérdida de masa, que se corresponde con los volátiles totales, en una temperatura data de la curva TGA así obtenida usando el software Stare SW 9.01. Usando este software, primero se normaliza la curva respecto al peso de la muestra original para obtener pérdidas de masa como porcentajes respecto a la muestra original. A continuación, se seleccionará el intervalo de temperatura de 25 a 300 °C y se seleccionará la opción paso horizontal (en alemán, Stufe horizontal) para obtener el porcentaje de pérdida de masa en el intervalo de temperatura seleccionado. Esto se ilustra en las figuras 1 y 2 que se describen a continuación. Una forma obvia de reducir los volátiles totales asociados a la carga mineral sería disminuir la cantidad de aditivos que dan lugar a la producción de volátiles añadidos. No obstante, a menudo, como por ejemplo cuando se aplica una carga mineral en una aplicación plástica, se necesitan unas cantidades mínimas de aditivos para poder disponer de otras funciones. En el caso de las aplicaciones de películas transpirables, se sabe que se introducen aditivos para proporcionarle a la carga mineral un revestimiento hidrofóbico y mejorar la dispersabilidad de la carga mineral en el material precursor de la película, así como posiblemente para mejorar la procesabilidad de este material precursor de la película y/o las propiedades de los productos de la aplicación final. Una reducción de la cantidad de tales aditivos afectaría de forma inaceptable a la calidad de la película resultante. En respuesta a este problema del experto en la materia, que conoce documentos que describen la simple adición de un ácido carboxílico alifático a una carga mineral, el solicitante ha descubierto sorprendentemente que el tratamiento de cargas minerales de acuerdo con el proceso de la invención le ofrece al experto en la materia la posibilidad de reducir la cantidad de volátiles desarrollados para una cantidad dada de agente de tratamiento si se compara con las soluciones presentadas en la técnica anterior. Cuando la técnica anterior hace referencia al tratamiento de la carga mineral con ácido carboxílico alifático, al que en algunas ocasiones puede hacerse referencia de forma general como ácido graso, y una sal de ácido carboxílico alifático, no solo no reconoce las ventajas proporcionadas por la identificación de un orden preciso de los pasos del proceso, sino que de hecho aleja al experto en la material de la tecnología de la presente invención. A este respecto, la patente WO 00/20336 se refiere a un carbonato cálcico natural ultrafino que puede ser tratado con uno o varios ácidos grasos, con una o varias sales o con mezclas de estos, y que se usa como regulador reológico para compuestos poliméricos. Este documento no revela ni sugiere en parte alguna el ventajoso proceso de la presente invención, caracterizado por su orden preciso en la adición de una sal de ácido carboxílico alifático y de un ácido carboxílico alifático a una carga mineral. Del mismo modo, la patente US 4.407.986 se refiere a un carbonato cálcico precipitado que se somete a un tratamiento de superficie con un dispersante que puede incluir ácidos alifáticos superiores y sus sales metálicas, pero no proporciona ninguna información relativa a un proceso en el que se añaden de forma necesaria y ventajosa un ácido carboxílico alifático y una sal de ácido carboxílico alifático a una carga mineral... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para la preparación de una carga mineral tratada, estando caracterizado dicho proceso por constar de los siguientes pasos: (a) tratar al menos una carga mineral seca con al menos una sal del Grupo II o del Grupo II de un ácido monocarboxílico alifático C8 a C24 para producir una carga mineral intermedia; y, a continuación, (b) tratar la carga mineral intermedia del paso (a) con al menos un ácido monocarboxílico alifático C8 a C24 para producir una carga mineral tratada. 2. El proceso conforme con la reivindicación 1, caracterizado porque se adapta para proporcionar una carga mineral tratada con unos volátiles totales a entre25 y 300 °C inferiores al 0,25 % y preferiblemente inferiore s al 0,23 % por masa. 3. El proceso conforme con las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque la o las cargas minerales utilizadas en el paso (a) del proceso son cargas minerales con carbonato cálcico o minerales laminares. 4. El proceso conforme con la reivindicación 3, caracterizado porque las cargas minerales con carbonato cálcico son carbonato cálcico precipitado (CCP), concretamente una o más de las formas de cristal mineral aragonita, vaterita o calcita, y/o carbonato cálcico natural (CCN), concretamente uno o más de entre mármol, caliza o creta y/o dolomita. 5. El proceso conforme con la reivindicación 4, caracterizado porque las cargas minerales con carbonato cálcico son mármol y/o dolomita. 6. El proceso conforme con la reivindicación 3, caracterizado porque los minerales laminares son talco. 7. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque antes de suministrar la o las cargas minerales para el paso (a), la carga mineral se muele en seco o en húmedo. 8. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque antes de suministrar la o las cargas minerales para el paso (a), la carga mineral se somete a un proceso de enriquecimiento. 9. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque antes de suministrar la o las cargas minerales para el paso (a), la carga mineral se somete a un proceso de clasificación. 10. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la o las cargas minerales suministradas para el paso (a) presentan un d50 de 0,5 a 10 µm, y más preferiblemente un d50 de 1,5 a 1,8 µm, determinado con un equipo Malvern Mastersizer X (con la versión del software 2.18 y usando el modelo de análisis y presentación OHD). 11. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la o las cargas minerales suministradas para el paso (a) presentan un d98 de menos de 25 µm, determinado de acuerdo con las mediciones realizadas con un equipo Malvern Mastersizer X (con la versión del software 2.18 y el modelo de análisis y presentación OHD). 12. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque el o las cargas minerales suministradas para el paso (a) presentan menos de un 0,2 % por peso de agua respecto al peso de la carga mineral, y preferiblemente presentan entre 0,1 y 0,2 % por peso de agua respecto al peso de la carga mineral. 13. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la o las sales del Grupo II o Grupo III de un ácido monocarboxílico alifático C8 a C24 utilizada(s) en el paso (a) se seleccionan de entre sales de calcio, magnesio y aluminio, así como mezclas de estos. 14. El proceso conforme con la reivindicación 13, caracterizado porque la o las sales del Grupo II o III de un ácido monocarboxílico alifático C8 a C24 utilizada(s) en el paso (a) se seleccionan de entre sales de calcio, sales de magnesio y mezclas de estos. 15. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, caracterizado porque la o las sales del Grupo II o Grupo III de un ácido monocarboxílico alifático C8 a C24 utilizada(s) en el paso (a) son sal del Grupo II o Grupo III de un ácido carboxílico alifático C12 a C18, y preferiblemente C16 a C18. 13   16. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, caracterizado porque la o las sales del Grupo II o Grupo III de un ácido monocarboxílico alifático C8 a C24 utilizada(s) en el paso (a) es o son sales de un ácido carboxílico alifático saturado. 17. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque la o las sales del Grupo II o Grupo III de un ácido monocarboxílico alifático C8 a C24 utilizada(s) en el paso (a) es o son sales de un ácido carboxílico alifático lineal. 18. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque la o las sales del Grupo II o Grupo III de un ácido monocarboxílico alifático C8 a C24 utilizada(s) en el paso (a) es o son sales de un ácido carboxílico alifático hidroxilado. 19. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 17, caracterizado porque la o las sales del Grupo II o Grupo III de un ácido monocarboxílico alifático C8 a C24 utilizada(s) en el paso (a) es o son sales de ácido esteárico y/o palmítico y/o mirístico y/o láurico, y más preferiblemente son sales de ácido esteárico y/o palmítico. 20. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, caracterizado porque la o las sales del Grupo II o Grupo III de un ácido monocarboxílico alifático C8 a C24 utilizada(s) en el paso (a) se aplican en forma de polvo seco. 21. El proceso conforme con la reivindicación 29, caracterizado porque la o las sales del Grupo II o Grupo III de un ácido monocarboxílico alifático utilizada(s) en el paso (a) presenta un d98 de 20 µm de acuerdo con la medición del residuo filtrado realizada con filtros DIN de 20 µm. 22. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21, caracterizado porque la o las sales del Grupo II o Grupo III de un ácido monocarboxílico alifático C8 a C24 utilizada(s) en el paso (a) se seleccionan para que presenten una viscosidad superior a 100 000 mPas, preferiblemente más de 1 000 000 mPas, a 180 °C determ inado en un equipo PHYSICA MCR 300 con instrumental CP50 - 1, con una velocidad de cizallamiento de 5 s(-1) y temperaturas de exploración de 200 a 130 °C. 23. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 22, caracterizado porque el ácido monocarboxílico alifático C8 a C24 de la o las sales del Grupo II o Grupo III de ácido monocarboxílico alifático C8 a C24 utilizada(s) en el paso (a) y el o los ácidos carboxílicos alifáticos C8 a C24 utilizados en el paso (b) no son equivalentes. 24. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 23, caracterizado porque el o los ácidos carboxílicos alifáticos C8 a C24 utilizado(s) en el paso (b) son C12 a C18, y preferiblemente un o unos ácidos carboxílicos alifáticos C16 a C18. 25. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 24, caracterizado porque el o los ácidos carboxílicos alifáticos C8 a C24 utilizados en el paso (b) son saturados. 26. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 25, caracterizado porque el o los ácidos carboxílicos alifáticos C8 a C24 utilizados en el paso (b) son ácidos carboxílicos alifáticos lineares. 27. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 26, caracterizado porque el o los ácidos carboxílicos alifáticos C8 a C24 utilizados en el paso (b) son ácidos carboxílicos alifáticos hidroxilados. 28. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, caracterizado porque el o los ácidos carboxílicos alifáticos C8 a C24 utilizado(s) en el paso (b) son ácidos esteáricos y/o palmíticos y/o mirísticos y/o láuricos o bien mezclas de estos, y más preferiblemente ácido esteárico y/o palmítico. 29. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 28, caracterizado porque el o los ácidos carboxílicos alifáticos C8 a C24 utilizados en el paso (b) se aplican en forma fundida. 30. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 29, caracterizado porque el total del o de los ácidos carboxílicos alifático y la o las sales de ácido carboxílico alifático añadidos en durante el proceso de la invención es de 0,2 a 8, preferiblemente de 0,6 a 5, y más preferiblemente de 3 a 4 mg del total de ácido o ácidos carboxílicos alifáticos y sal o sales de ácido carboxílico alifático/m 2 de carga o cargas minerales. 31. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 30, caracterizado porque la o las sales de ácido carboxílico alifático utilizadas en el paso (a) y el o los ácidos carboxílicos alifáticos utilizados en el paso (b) se seleccionan de forma tal que su mezcla aislada equivalente presente una viscosidad de entre 5 y 400 mPas a 180 14   °C, medido con un equipo PHYSICA MCR 300 con instrumen tal CP50 - 1, con una velocidad de cizallamiento de 5 s(-1) y temperaturas de exploración de 200 a 130 °C . 32. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 31, caracterizado porque el ácido carboxílico alifático empleado en el paso (b) es una mezcla 1:1 ácido esteárico:ácido palmítico, y la o las sales de ácido carboxílico alifático empleadas en el paso (a) son estearato de calcio o magnesio. 33. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 32, caracterizado porque 0,4 por peso % del o de los ácidos carboxílicos alifáticos, en función del peso de la carga mineral aplicada en el paso (b), y 0,8, 0,6; 1,0 ó 1,2 por peso % del o de las sales del Grupo II o Grupo III de un ácido carboxílico alifático, en función del peso de la carga mineral, se aplican en el paso (a). 34. El proceso conforme con la reivindicación 33, caracterizado porque 0,4 por peso % del o de los ácidos carboxílicos alifáticos, en función del peso de la carga mineral aplicada en el paso (b), y 0,8 por peso % del o de las sales del Grupo II o Grupo III de un ácido carboxílico alifático en función del peso de la carga mineral, se aplican en el paso (a). 35. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 32, caracterizado porque el cociente de peso del o de los ácidos carboxílicos alifáticos:sal(es) del Grupo II o III de un ácido carboxílico alifático es 1:1 a 10:1, y preferiblemente es 1:2. 36. El proceso conforme con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 35, caracterizado porque se aplica un agente de tratamiento adicional que no se corresponde con un ácido carboxílico alifático C8 a C24, ni a una sal del Grupo II o Grupo III de un ácido monocarboxílico alifático C8 a C24. 37. El proceso conforme con la reivindicación 36, caracterizado porque el agente de tratamiento adicional es siloxano, y más preferiblemente es un polidimetilsiloxano (PDMS). 38. El proceso conforme con la reivindicación 37, caracterizado porque el siloxano se dosifica entre 200 y 1000 ppm, preferiblemente a entre 400 y 600 ppm, y más preferiblemente a 500 ppm. 39. El proceso conforme con las reivindicaciones 37 a 38, caracterizado porque el siloxano se introduce durante el proceso que sigue al paso (b).   FIGURA 1 16   FIGURA 2 17