USO DE POLIETILENIMINAS COMO ADITIVO EN SUSPENSIONES ACUOSAS DE MATERIALES QUE COMPRENDEN CARBONATO CÁLCICO.

Uso de al menos una polietilenimina como aditivo en una suspensión acuosa que contiene de un 25 a un 62% volumétrico,

sobre la base del volumen total de la suspensión, de al menos un material que comprende carbonato cálcico, teniendo dicha suspensión un pH de entre 8, 5 y 11, para incrementar el pH de la suspensión en al menos 0, 3 unidades de pH, en donde el cambio de conductividad de la suspensión es de no más de 100 !S/cm por unidad de pH, siendo la polietilenimina que es al menos una añadida a dicha suspensión en una cantidad de 500 a 15000 mg por litro de la fase acuosa de dicha suspensión.

Uso de polietileniminas como aditivo en suspensiones acuosas de materiales que comprenden carbonato cálcico.

La presente invención se refiere al ámbito técnico de las suspensiones acuosas de materiales que comprenden carbonato cálcico y de los aditivos que se añaden a las mismas.

En la preparación de suspensiones acuosas de materiales que comprenden carbonato cálcico, el experto en la materia se ve a menudo en la necesidad de seleccionar e introducir aditivos a fin de regular una o varias características de esta suspensión.

Al hacer esta selección del aditivo, el experto en la materia debe tener en cuenta que este aditivo deberá seguir siendo rentable y no deberá conducir a interacciones o efectos indeseados aguas abajo durante el transporte, el procesamiento y la aplicación de esta suspensión.

Entre las consideraciones del experto en la materia que raramente han sido abordadas pero que la Solicitante se ha dado cuenta de que es de importancia, está la selección de aditivos que no ocasionen una significativa variación, y en concreto un significativo incremento, de la conductividad eléctrica de la suspensión de material que comprende carbonato cálcico.

Ciertamente, puede ser ventajoso regular aspectos del procesamiento y del transporte de una suspensión de este tipo sobre la base de mediciones de la conductividad eléctrica de la suspensión.

Por ejemplo, el caudal de una suspensión de este tipo a través de un determinado pasaje o unidad puede controlarse según mediciones de la conductividad de la suspensión realizadas. En la publicación titulada “A Conductance Based Solids Concentration Sensor for Large Diameter Slurr y Pipelines” de Kalusner F et al. (J. Fluids Eng. / vol. 122 / 4ª edición / Technical Papers) se describe un aparato de medida que mide la concentración de sólidos de una lechada que pasa por tuberías de un determinado diámetro sobre la base de mediciones de la conductancia. Sobre la base de estas mediciones de la conductancia es posible obtener una visualización gráfica que muestra la variación de la concentración de la lechada desde la parte superior hasta la parte inferior de la tubería, así como los datos históricos de la concentración promediados con respecto al área.

El grado de llenado de un recipiente puede análogamente gobernarse detectando la conductividad a una determinada altura a lo largo de una pared del recipiente.

Sin embargo, a fin de usar y aprovechar tales sistemas de regulación basados en mediciones de la conductividad eléctrica, el experto en la materia se ve enfrentado al reto de seleccionar los aditivos necesarios para servir a una o varias funciones que no ocasionen en paralelo significativas variaciones de los valores de la conductividad eléctrica.

Entre las funciones de los aditivos que se usan en suspensiones de materiales que comprenden carbonato cálcico está el ajuste del pH de la suspensión, tanto si es mediante acidificación como si es mediante neutralización o alcalinización de esta suspensión.

La alcalinización de la suspensión se requiere en particular a fin de hacer que su pH case con el pH de los ambientes de aplicación en los que se introduce la suspensión, o bien en preparación para la adición de aditivos sensibles al pH. El paso de incrementar el pH puede también servir para desinfectar una suspensión o ayudar a la desinfección de la misma. Los ajustes del pH pueden ser necesarios para evitar la indeseada disolución del carbonato cálcico al establecer el mismo contacto con un ambiente ácido durante el procesamiento.

Son numerosos tales aditivos de ajuste del pH que se usan en suspensiones acuosas de materiales que comprenden carbonato cálcico y están disponibles para el experto en la materia.

Los de un primer grupo de aditivos que pueden usarse para incrementar el pH de una suspensión acuosa de materiales que comprenden carbonato cálcico son aditivos con contenido de hidróxidos, y son especialmente hidróxidos de metales alcalinos y de metales alcalinotérreos.

Por ejemplo, la US 6.991.705 se refiere al incremento de la alcalinidad de una suspensión de pulpa, que puede comprender carbonato cálcico, por medio de una combinación de una corriente de alimentación de hidróxido de metal alcalino, tal como una corriente de alimentación de hidróxido sódico, y una corriente de alimentación de dióxido de carbono.

El hidróxido potásico, el hidróxido de magnesio y el hidróxido amónico son otros aditivos de este tipo que se usan para controlar el pH de una suspensión de PCC (PCC = carbonato cálcico precipitado) para ajustarlo a un valor situado dentro de la gama de valores que va de 10 a 13, como se indica en la EP 1 795 502.

Los de un segundo grupo de aditivos que pueden usarse para incrementar el pH de una suspensión acuosa de materiales que comprenden carbonato cálcico son aditivos que no contienen iones hidróxido pero generan tales iones al reaccionar con agua.

Tales aditivos pueden ser sales, tales como sales sódicas, de ácidos débiles. Los ejemplos de este tipo de aditivo incluirían a los miembros del grupo que consta de acetato sódico, bicarbonato sódico, carbonato potásico y fosfatos alcalinos (tales como tripolifosfatos y ortofosfatos sódicos y/o potásicos) .

Otra posibilidad es la de emplear aditivos basados en nitrógeno, entre los que se incluyen por ejemplo los miembros del grupo que consta de amoníaco, aminas y amidas, a fin de incrementar el pH de las suspensiones de materiales que comprenden carbonato cálcico. Notablemente, estos aditivos pueden incluir a los miembros del grupo que consta de aminas primarias, secundarias o terciarias. Las alcanolaminas que se usan para incrementar el pH de una suspensión incluyen, por ejemplo, a los miembros del grupo que consta de monoetanolamina (MEA) , dietanolamina (DEA) y metilaminoetanol (MAE) .

Todos los aditivos anteriormente indicados incrementan el pH de la suspensión acuosa según un mecanismo común que consiste en aportar o crear, a continuación de la reacción con agua, iones hidróxido en la suspensión.

Es sabido por la literatura que el incrementar la concentración de iones hidróxido en condiciones alcalinas conduce en paralelo a una conductividad incrementada (“Analytikum”, 5ª Edición, 1981, VEB Deutscher Verlag für Grundstoffindustrie, Leipzig, páginas 185-186, que alude a la “Konduktometrische Titration”) .

Dados los anteriormente mencionados conocimientos del dominio público que están documentados en la literatura, junto con la evidencia que viene en apoyo de que los hidróxidos alcalinos y alcalinotérreos, así como aminas tales como la trietanolamina, ocasionan un significativo incremento de la conductividad en paralelo a un incremento del pH de una suspensión acuosa de materiales que comprenden carbonato cálcico, como se muestra en la parte de los Ejemplos de aquí en adelante, el experto en la materia no podría esperar que un particular agente regulador del pH, que incrementa el pH de la suspensión según el mismo mecanismo como estos aditivos, es decir la resultante introducción de iones hidróxido en la suspensión, ocasione tan sólo un mínimo incremento de la conductividad.

Fue por lo tanto enteramente por sorpresa y en contraste con las expectativas basadas en los aditivos comunes que se usan para incrementar el pH, que la Solicitante identificó que pueden usarse polietileniminas (PEIs) como aditivo en una suspensión acuosa que tenga un pH de entre 8, 5 y 11 y contenga de un 25 a un 62% volumétrico de al menos un material que comprenda carbonato cálcico, para incrementar el pH de la suspensión en al menos 0, 3 unidades de pH, manteniendo al mismo tiempo la conductividad de la suspensión dentro de una gama de valores que va hasta los 100 !S/cm/unidad de pH; siendo la polietilenimina que es al menos una añadida a dicha suspensión en una cantidad de 500 a 15000 mg por litro de la fase acuosa de dicha suspensión.

Por consiguiente, un primer aspecto de la presente invención se refiere al uso de al menos una polietilenimina como aditivo en una suspensión acuosa que contiene de un 25 a un 62% volumétrico, sobre la base del volumen total de la suspensión, de al menos un material que comprende carbonato cálcico, teniendo dicha suspensión un pH de entre 8, 5 y 11, para incrementar el pH de la suspensión en al menos 0, 3 unidades de pH, en donde el cambio de conductividad de la suspensión es de no más de... [Seguir leyendo]

1. Uso de al menos una polietilenimina como aditivo en una suspensión acuosa que contiene de un 25 a un 62% volumétrico, sobre la base del volumen total de la suspensión, de al menos un material que comprende carbonato cálcico, teniendo dicha suspensión un pH de entre 8, 5 y 11, para incrementar el pH de la suspensión en al menos 0, 3 unidades de pH, en donde el cambio de conductividad de la suspensión es de no más de 100 !S/cm por unidad de pH, siendo la polietilenimina que es al menos una añadida a dicha suspensión en una cantidad de 500 a 15000 mg por litro de la fase acuosa de dicha suspensión.

2. Uso según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que dicho aditivo de al menos una polietilenimina es añadido en forma de solución basada en agua al material que comprende carbonato cálcico.

3. Uso según las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado por el hecho de que la polietilenimina que es al menos una es seleccionada de entre los miembros del grupo que consta de polietileniminas ramificadas, polietileniminas lineales y mezclas de las mismas.

4. Uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que la polietilenimina que es al menos una es seleccionada de entre los miembros del grupo que consta de polietileniminas modificadas y no modificadas y mezclas de las mismas.

5. Uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que la polietilenimina que es al menos una tiene un peso molecular situado dentro de la gama de pesos moleculares que va desde 100 g/mol hasta 10.000 g/mol.

6. Uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que la polietilenimina que es al menos una es seleccionada de entre los miembros del grupo que consta de polietileniminas lineales que tienen un peso molecular de 100 a 700 g/mol y preferiblemente de 146 a 232 g/mol, y preferiblemente es seleccionada de entre los miembros del grupo que consta de trietilentetramina, pentaetilenhexamina y tetraetilenheptamina.

7. Uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que la polietilenimina que es al menos una es seleccionada de entre los miembros del grupo que consta de polietileniminas ramificadas que tienen un peso molecular de 500 a 8000 g/mol y preferiblemente de 800 a 1200 g/mol, en donde la relación de funciones amina primaria, secundaria y terciaria en las polietileniminas ramificadas está preferiblemente situada dentro de la gama de relaciones que va desde 1 : 0, 86 : 0, 42 hasta 1 : 1, 20 : 0, 76, antes de una posible modificación de las polietileniminas ramificadas inventivas.

8. Uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que la polietilenimina que es al menos una es modificada y preferiblemente es modificada con un grupo ácido carboxílico, y más preferiblemente con uno o varios ácidos grasos de C1 - C28, uno o varios ácidos grasos de C6 - C18 o uno o varios ácidos grasos de C10 - C14, y/o es modificada mediante alcoxilación, preferiblemente mediante etoxilación, y más preferiblemente mediante etoxilación con grupo óxido de etileno de 10 a 50.

9. Uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que dicha suspensión tiene una conductividad de entre 700 y 2000 !S/cm, y preferiblemente de entre 800 y 1300 !S/cm, antes de la adición de dicha polietilenimina que es al menos una.

10. Uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que a continuación de la adición de dicha polietilenimina que es al menos una, el cambio de conductividad de la suspensión es de no más de 70 !S/cm por unidad de pH, y preferiblemente es de no más de 50 !S/cm por unidad de pH, y el cambio es preferiblemente una disminución de la conductividad.

11. Uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que a continuación de la adición de dicha polietilenimina que es al menos una, la conductividad de la suspensión no cambia en más de un 10%, preferiblemente no cambia en más de un 6%, y más preferiblemente no cambia en más de un 3%.

12. Uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que antes de la adición de dicha polietilenimina que es al menos una, la suspensión tiene un pH de entre 9 y 10, 3.

13. Uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que dicha polietilenimina que es al menos una es añadida a dicha suspensión en una cantidad adecuada para incrementar el pH de la suspensión en al menos 0, 4 unidades de pH.

14. Uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que en el caso en el que el pH de la suspensión antes de la adición de dicha polietilenimina que es al menos una es de entre 8, 5 y 9, dicha polietilenimina que es al menos una es añadida a dicha suspensión en una cantidad adecuada para incrementar el pH de la suspensión en al menos 1, 0 unidad de pH, y de que en el caso en el que el pH de la

suspensión antes de la adición de dicha polietilenimina que es al menos una es de entre 9 y 10, dicha polietilenimina que es al menos una es añadida a dicha suspensión en una cantidad adecuada para incrementar el pH de la suspensión en al menos 0, 7 unidades de pH.

15. Uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que antes de la adición de la polietilenimina que es al menos una, dicha suspensión tiene una temperatura de entre 5 y 100º C, preferiblemente de entre 35 y 85º C, y más preferiblemente de entre 45 y 75º C.

16. Uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que dicha polietilenimina que es al menos una es añadida a dicha suspensión en una cantidad de 1000 a 5000 mg, y más preferiblemente de 1300 a 4000 mg, por litro de la fase acuosa de dicha suspensión.

17. Uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que a dicho material que comprende carbonato cálcico comprende al menos un 50%, preferiblemente al menos un 80%, y más preferiblemente al menos un 98% en peso de carbonato cálcico con respecto al peso total de dicho material que comprende carbonato cálcico.

18. Uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que el carbonato cálcico de dicho material que comprende carbonato es un carbonato cálcico precipitado (PCC) , un carbonato cálcico natural molido (NGCC) , un carbonato cálcico tratado mediante reacción en superficie (SRCC) , o bien una mezcla de los mismos.

19. Uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que dicha suspensión comprende de un 45 a un 60% volumétrico, preferiblemente de un 48 a un 58% volumétrico y con la máxima preferencia de un 49 a un 57% volumétrico de dicho material que comprende carbonato cálcico sobre la base del volumen total de dicha suspensión.

20. Uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que dicha polietilenimina que es al menos una es añadida antes de, durante o después de, y preferiblemente después de un paso de molienda de dicho material que comprende carbonato cálcico en dicha suspensión.

21. Uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que dicha polietilenimina que es al menos una es añadida a la forma seca de dicho material que comprende carbonato cálcico, y es opcionalmente molida en seco con la misma antes de formar dicha suspensión de material que comprende carbonato cálcico.

22. Uso según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado por el hecho de que a continuación de la adición de la polietilenimina que es al menos una a dicha suspensión, la suspensión es introducida en una unidad equipada con un dispositivo de regulación basada en la conductividad.

23. Uso según la reivindicación 22, caracterizado por el hecho de que a continuación de la adición de la polietilenimina que es al menos una a dicha suspensión, la suspensión es introducida en un recipiente o unidad hasta un nivel determinado por la medición de la conductividad de la suspensión.

24. Uso según la reivindicación 22, caracterizado por el hecho de que a continuación de la adición de la polietilenimina que es al menos una a dicha suspensión, la suspensión se pasa a través de un pasaje que tiene un caudal de suspensión regulado en función de la conductividad de la suspensión.

25. Método para incrementar el pH de una suspensión acuosa que contiene de un 25 a un 62% volumétrico de al menos un material que comprende carbonato cálcico, teniendo dicha suspensión acuosa un pH situado dentro de la gama de valores que queda localizada entre 8, 5 y 11, caracterizado por el hecho de que el método supone la realización del paso de añadir al menos una polietilenimina a la suspensión en una cantidad tal que el pH de la suspensión se vea incrementado en al menos 0, 3 unidades de pH, y que al mismo tiempo el cambio de conductividad de la suspensión sea de no más de 100 !S/cm por unidad de pH, preferiblemente sea de no más de 50 !S/cm por unidad de pH, y muy preferiblemente sea de no más de 20 !S/cm por unidad de pH.

26. Uso de la suspensión obtenida por el método según la reivindicación 25 en aplicaciones en pinturas y/o papel.