Método para controlar la forma de las partículas de talco.

Un método para controlar el tamaño de partícula d50 y el área superficial específica SSA de las partículas detalco que comprende las etapas de

a) proporcionar una suspensión acuosa de talco bruto,

b) romper las partículas de talco en un dispositivo de homogeneización, preferentemente controlando el valor ded50 de las partículas de talco, y

c) deslaminar las partículas de talco en un molino de bolas, preferentemente controlando el SSA de laspartículas de talco, preferentemente por medio del tiempo de molienda,en el que la etapa b) se lleva a cabo antes que la etapa c) o la etapa c) se lleva a cabo antes que la etapa b).

Método para controlar la forma de las partículas de talco

La invención se refiere a un método para controlar la forma de las partículas de talco en términos de tamaño de partícula d50 y el área superficial específica SSA de estas partículas.

El talco es un mineral común de silicato de magnesio que tiene la fórmula química Mg3Si4O10 (OH) 2. Surge debido a que las masas foliadas presentan una escisión basal, siendo las hojas resultantes no elásticas, aunque ligeramente flexibles. Es seccionable y muy blando, con una dureza de 1, siendo el más blando de escala de Moh de dureza mineral.

Debido a su carácter hidrófobo y a sus propiedades de adsorción muy buenas con respecto a sustancias orgánicas, el talco es muy útil en varias industrias, por ejemplo, en la producción de materiales cerámicos, como lubricantes o sustancia de relleno, por ejemplo, en plásticos y en la industria del papel, como vehículo en preparaciones farmacéuticas o cosméticas y mucho más.

Un papel importante en la mayoría de las presentes aplicaciones lo desempeña la estructura de tipo sandwich del talco, que tras deslaminado proporciona un elevado área de superficie activa. El espesor de un "sandwich" sencillo de capa de oxígeno/hidroxilo de magnesio octaédrica entre dos capas de silicio tetraédrico-oxígeno es de aproximadamente 1 mm. Normalmente, las partículas de talco individuales no tratadas contienen varios cientos de dichos sandwiches. El tamaño de dichas partículas de sandwich puede ser de alrededor de 100 !m, y determina la naturaleza laminar del talco. Un talco macro-cristalino altamente laminar tiene plaquetas individuales grandes, mientras que las plaquetas de talco compacto micro-cristalino son mucho más pequeñas. Por medio de deslaminado de estos sandwiches, por consiguiente, se puede aumentar en gran medida el área superficial activa del talco.

El deslaminado de filosilicatos tales como talco se ha conocido durante mucho tiempo, y normalmente se lleva a cabo por medio de molienda.

En el documento WO 98/45374 se describe un proceso para el tratamiento de un mineral de tipo laminar que consiste en talco en forma de partículas que consisten en pilas de hojas elementales con el fin de obtener una sustancia de relleno funcional en forma de polvo para un material polimérico, que combina una distribución fina de tamaño de partícula de tipo pre-definido y una elevada naturaleza laminar, comprendiendo el método 5 etapas: (a) suspender el mineral que tiene una tamaño de partícula inicial con un diámetro medio d50 mayor que 5 micras en un líquido; (b) someter la suspensión a una operación de deslaminado por medio de molienda en húmedo para producir un separación de las hojas de las partículas y de este modo obtener un tamaño de partícula menor que el tamaño de partícula inicial; (c) posteriormente someter la suspensión a una operación de selección, para eliminar las partículas con un tamaño mayor que un tamaño pre-determinado; (d) secar la suspensión; y (e) tratar las partículas de mineral para limitar la creación de enlaces irreversibles fuertes entre ellas. De este modo, no solo es necesaria una etapa de selección de acuerdo con WO 98/45374, que se lleva a cabo en un selector de turbina (centrifugando la suspensión en una turbina provista de rendijas de selección) o en un hidro-ciclón (creación de un remolino para la separación y la selección) o un una centrífuga con un husillo de extracción sinfín (centrifugando la suspensión en un recipiente y separación por medio de husillo de extracción) . Además, etapas adicionales d) y e) , es decir, secado de la suspensión y tratamiento especial del polvo resultante, resultan obligatorias en el proceso de WO 98/45374 con el fin de obtener el producto deseado. Por consiguiente, el método descrito en el presente documento requiere un procedimiento que consume tiempo de 5 etapas que implican un equipamiento de servicio intensivo, considerable y rechazos.

Pérez-Maqueda y col describen la preparación de partículas de talco sub-micrónicas por medio de tratamiento sónico. Se informa sobre la modificación del comportamiento térmico del talco obtenido debido a la distribución del tamaño de partícula.

Svehlová y Poloucek describen la influencia del contenido de sustancia de relleno, tamaño de partícula de la sustancia de relleno y calidad de la dispersión sobre las propiedades mecánicas de polipropileno relleno de talco. Se informa sobre una gran influencia del tamaño de partícula sobre la tenacidad del polipropileno relleno si se encuentran presentes partículas de caucho.

El documento JP 06 329408 describe el suministro de una composición con rigidez mejorada y resistencia térmica por medio de la incorporación de una resina termoplástica con talco, presentando cada uno un área superficial específica, un diámetro medio de partícula y un diámetro de corte-superior.

Hassler describe la deposición de alquitranes en la fabricación de papel y la función de los agentes de control de alquiltranes. Se presenta una deposición de alquitranes muy reducida con determinados polímeros catiónicos.

Vähä-Nissi describe polímeros hidrófobos como revestimientos de dispersión de barrera. Los polímeros descritos mostraban mejoras en las barreras de agua y vapor de agua como resultado de la incorporación de monómeros hidrófobos. La morfología de partícula, la temperatura de transición vítrea y la crepitación afectaban al comportamiento de las dispersiones.

Arseguel y Babouléne describen la retirada de fenol del acoplamiento de talco y peroxidasa para la descontaminación de agua residual que contiene compuestos fenólicos. Las condiciones para la des-contaminación del agua residual se describen por medio de la optimización de parámetros tales como el tipo y cantidad de talco y duración de la reacción.

A partir del documento de EE.UU. 3.039.703, se conoce un método para reducir el tamaño de las partículas, que comprende forzar una suspensión líquida de dichas partículas, bajo presión, contra un lecho de dichas partículas en una cavidad en la cara de una válvula. De manera más particular, el presente documento describe un aparato mejorado para reducir el tamaño de partícula de minerales laminares tales como talco y una válvula mejorada usada en el mismo. No obstante, a partir de la presente descripción general, no puede asumirse como modo de controlar el tamaño de partícula d50 o el área superficial específica, el hecho de dejar únicamente la combinación de estos parámetros.

El documento de EE.UU. 3.307.790 describe un método de flotación de espuma de mineral y un método y un aparato para acondicionar de manera simultánea y deslaminar de forma selectiva partículas minerales laminares tales como talco o mica en pasta de dichas partículas minerales con el fin de retirar las impurezas que existen entre las capas de dichas partículas laminares y exponer superficies nuevas de mineral laminar para el contacto con los reactivos de flotación y las burbujas y, de este modo, llevar a cabo, por medio de flotación de espuma, una separación mejor de dichos minerales laminares de la pasta con una elevada pureza. A este respecto, también se menciona que técnicas convencionales de molienda, tales como molino de bolas, muelen principalmente las partículas laminares para dar lugar a partículas laminares más pequeñas en lugar de producir el deslaminado principal y selectivo de las mismas, como es el caso de los medios de acondicionamiento descritos en la presente memoria, pudiéndose usar también el aparato descrito en el documento anteriormente mencionado de EE.UU.

3.039.703.

De este modo, ambos documentos de EE.UU. 3.039.703 y EE.UU. 3.307.790 únicamente se refieren a la determinación de talco, mientras que no existen descripción alguna o consideración sobre el modo en el que se pueden controlar d50 y/o el área superficial específica.

Por consiguiente, todos los documentos anteriormente mencionados describen el deslaminado de talco o la reducción de su tamaño de partícula por medio de molienda en húmedo u homogeneización. No obstante, ninguno de los presentes documentos describe un método controlado para obtener partículas de talco de un área superficial específica por una parte y un tamaño de partícula específico por otra, o únicamente mediante el uso de una etapa de selección, que no solo resulta intensiva en cuanto a consumo de tiempo y equipamiento, sino que también produce rechazos considerables.... [Seguir leyendo]

1. Un método para controlar el tamaño de partícula d50 y el área superficial específica SSA de las partículas de talco que comprende las etapas de

a) proporcionar una suspensión acuosa de talco bruto,

b) romper las partículas de talco en un dispositivo de homogeneización, preferentemente controlando el valor de d50 de las partículas de talco, y

c) deslaminar las partículas de talco en un molino de bolas, preferentemente controlando el SSA de las partículas de talco, preferentemente por medio del tiempo de molienda,

en el que la etapa b) se lleva a cabo antes que la etapa c) o la etapa c) se lleva a cabo antes que la etapa b) .

2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, que se caracteriza por que el talco bruto se escoge entre el grupo que comprende minerales de carbonato de magnesio, minerales derivados de serpentina y minerales derivados silíceos, escogiéndose preferentemente dicho talco bruto entre el grupo que comprende talco de Sotkamo (Finlandia) , Three Springs (Australia) y Haicheng (China) .

3. El método de acuerdo con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, que se caracteriza por que el talco bruto presenta un contenido de talco puro de > 50 % en peso, preferentemente > 70 % en peso, más preferentemente > 80 % en peso, especialmente > 90 % en peso, por ejemplo, > 95 % en peso o > 98 % en peso y hasta > 100 % en peso, las partículas de talco bruto presentan un d50 de hasta 100 !m, por ejemplo de 5 a 70 !m, preferentemente de 10 a 60 !m, más preferentemente de 15 a 40 !m, en particular de 20 a 30 !m, por ejemplo de 6, 13 ó 17 !m, y/o las partículas de talco bruto presentan un SSA de entre 30 y 0, 01 m2/g, preferentemente entre 18 m2/g y 1 m2/g, más preferentemente de entre 12 m2/g y 2 m2/g, especialmente entre 3 y 5 m2/g, por ejemplo 0, 02 m2/g.

4. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que se caracteriza por que se añaden aditivos tales como dispersantes y fluidificantes tales como polifosfatos de auto-descomposición, dispersantes catiónicos y/o anfóteros a la suspensión, preferentemente en una cantidad de 0, 1 a 5 % en peso, preferentemente de 0, 5 a 2 % en peso, por ejemplo de 1 % en peso.

5. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que se caracteriza por que la suspensión de talco tiene un contenido de sólidos de talco de 5 a 40 % en peso, preferentemente de 7 a 30 % en peso, más preferentemente de 10 a 20 % en peso, por ejemplo de 11 % en peso, basándose en el peso total de la suspensión.

6. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que se caracteriza por que el dispositivo de homogeneización se escoge entre el grupo que comprende dispositivos de homogeneización de presión elevada y, preferentemente, la presión aplicada se encuentra por encima de 100 bar, por ejemplo de 500 a 2000 bar, preferentemente de 600 a 1500 bar, más preferentemente de 700 a 1000 bar, en particular de 750 a 900 bar, por ejemplo de 800 bar.

7. El método de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, que se caracteriza porque se usa un molino para la etapa de deslaminado, escogiéndose el molino entre el grupo que comprende molinos de bolas horizontales y verticales, molinos de perlas, molinos moledores, molinos planetarios y molinos de rodillos, que preferentemente se caracteriza por que para el deslaminado en la molienda del molino de bolas se usan medios que se escogen entre el grupo que comprende bolas de molienda, presentando preferentemente dichas bolas de molienda un diámetro de 0, 1 a 5 mm, preferentemente de 0, 2 a 3 mm, más preferentemente de 0, 5 a 2 mm, especialmente de 1, 0 a 1, 6 mm, por ejemplo de 1 mm, pellas y arena de cuarzo, escogiéndose dichos medios de molienda preferentemente entre el grupo que comprende bolas fabricadas de vidrio, dióxido de circonio estabilizado con cerio y/o itrio, dióxido de circonio, silicato de circonio, polioximetileno (POM) o poliestireno (PS) , pellas, por ejemplo, fabricadas de hierro (Cyplex) y sus mezclas.

Figura 3