Agente de ayuda a la molienda de materiales minerales en suspensión acuosa, suspensiones acuosas obtenidas y sus utilizaciones.

1. Proceso para la preparación de una suspensión acuosa de sustancias minerales con propiedades mejoradas,

incluyendo aquellos para los colores de revestimiento de papel, en particular para aumentar drásticamente el "factor S", caracterizado porque:

2.a) se prepara una suspensión acuosa a partir de sustancias minerales que se mezclan con un medio muy fino departículas de molienda en un medio acuoso que contiene la totalidad o parte de un agente de ayuda de molienda,dicho agente de ayuda de molienda se selecciona de los homopolímeros y/o copolímeros de ácido acrílico y/ometacrílico con uno o más monómeros acrílicos, vinílicos o alílicos como agente de ayuda de molienda de lassustancias minerales en una suspensión acuosa, y caracterizado porque dichos homopolímeros y/o copolímerosde ácido acrílico y/o ácido metacrílico con uno o más monómeros acrílicos, vinílicos o alílicos se neutralizan detal manera que el porcentaje de neutralización molar de los sitios ácido activos del polímero por un agente deneutralización que contiene el ión de calcio está entre 15% y 40% con una proporción de neutralización molar delos sitios ácido activos del polímero por uno o más agentes neutralizantes monofuncionales, que contienen muyparticularmente el ion de sodio, entre 7% y 70%, una proporción de neutralización molar de los sitios ácidoactivos del polímero por un agente de neutralización que contiene el magnesio, bario, zinc, aluminio o un ion deamina bifuncional o mezclas de los mismos, y, en particular, por un agente de neutralización que contiene el ionde magnesio entre 0% y 30%, y una tasa molar de los sitios ácidos activos no neutralizados entre 15% y 78%;

b) la molienda de esta suspensión de partida se lleva a cabo, posiblemente, con la adición de agente auxiliar demolienda adicional;

c) los medios de molienda se separan al salir de la amoladora;

d) la concentración de la suspensión de sustancias minerales obtenidos se incrementa;y en el que el dichos homopolímeros y/o copolímeros de ácido acrílico y/o ácido metacrílico con uno o más monómerosde acrílicos, vinílicos o alílicos tienen un peso molecular promedio Mw entre 1.500 y 50.000, preferentemente entre5.000 y 25.000, determinado por GPC acuosa cuyas normas pertenecen a una serie de poliacrilatos de sodiocomercializados por la Polymer Standards Service Company bajo los nombres PSS-PAA que van desde 18K a 2K; y enque dicha suspensión acuosa tiene una capacidad de difusión de la luz visible medida por el valor del coeficiente dedifusión de la luz S mayor que 100 m2/kg para un peso de revestimiento de 20 g/m2.

Agente de ayuda a la molienda de materiales minerales en suspensión acuosa, suspensiones acuosas obtenidas y sus utilizaciones El presente invento se refiere al sector técnico de las cargas minerales, en especial para las aplicaciones papeleras, y sus tratamientos adecuados, con objeto de mejorar el procedimiento de fabricación de la hoja de papel o sus propiedades.

El invento se refiere a la utilización de homopolímeros y/o copolímeros del ácido acrílico y/o metacrílico con uno o varios monómeros acrílicos, vinílicos o alílicos como agente de ayuda a la molienda de pigmentos y/o cargas minerales en suspensión acuosa.

El invento también se refiere a las mencionadas suspensiones acuosas de pigmentos y/o cargas minerales y sus utilizaciones, en especial en los ámbitos del papel como, por ejemplo, en la fabricación o el estucado del papel, especialmente con obtención de propiedades iguales o mejores del pigmento y/o de la carga y, en especial, su capacidad para difundir la luz visible, expresada por el coeficiente de difusión de la luz, S.

Desde hace ya mucho tiempo, el profesional conoce la utilización de agentes de molienda de partículas minerales en suspensión acuosa constituidos por polímeros y/o copolímeros acrílicos, de bajo peso molecular, total o parcialmente neutralizados por varios agentes de neutralización (FR 2 603 042, EP 0 100 947, EP 0 127 388, EP 0 129 329, EP 0 542 644) .

El profesional también conoce la utilización de agentes de molienda constituidos por la fracción de polímeros y/o copolímeros acrílicos cuya viscosidad específica está comprendida entre 0, 3 y 0, 8 (patentes FR 2 488 814, EP 0 100 948, EP 0 542 643) .

Se conoce también el documento EP 0 100 948 que describe un agente de molienda a base de polímeros y/o copolímeros acrílicos para suspensión acuosa de materiales minerales toscas para la aplicación pigmentaria. Por último, uno conoce el documento WO 01/48093 que se refiere a la utilización de homopolímeros y/o copolímeros hidrosolubles del ácido acrílico con uno o varios monómeros acrílicos, vinílicos o alílicos como agente de dispersión de suspensión acuosa de carbonato de calcio. Pero estos tipos diversos de agentes de molienda de bajo peso molecular, con los que se obtienen suspensiones acuosas de partículas minerales afinadas, fluidas y estables en el tiempo, no permiten conseguir suspensiones acuosas de pigmentos y/o cargas minerales, especialmente de carbonato de calcio, afinadas que dispongan de una capacidad de difusión de la luz visible, expresada por el coeficiente de difusión de la luz, S, suficiente y requerida por el usuario final. En efecto, este usuario final dispone de papeles más blancos que antaño gracias a la utilización de carbonato de calcio en sustitución del caolín; pero este carbonato de calcio presenta el inconveniente, respecto al caolín utilizado anteriormente, de dar como resultado hojas de papel con menores propiedades ópticas, lo que es una desventaja. Por este motivo, el usuario tiene la necesidad de aumentar estas propiedades ópticas conservando la blancura adquirida mediante la utilización del carbonato de calcio. Enfrentada a este problema de la mejora de las propiedades ópticas, la Solicitante ha descubierto, de forma sorprendente, que la selección de la neutralización de los homopolímeros y/o de los copolímeros hidrosolubles del ácido acrílico y/o metacrílico con uno o varios monómeros acrílicos, vinílicos o alílicos permite obtener suspensiones acuosas de pigmentos y/o cargas minerales, en especial del carbonato de calcio, afinadas, que disponen de capacidad para difundir la luz visible suficiente y requerida por el usuario final, para obtener formulaciones papeleras como, en particular, las salsas de estucado papeleras, o incluso la carga de masa del papel, que presentan propiedades de opacidad mejoradas para obtener formulaciones de pinturas que presenten propiedades de opacidad mejoradas.

Así pues, uno de los objetivos del invento es la utilización de homopolímeros y/o copolímeros hidrosolubles del ácido acrílico y/o metacrílico con uno o varios monómeros acrílicos, vinílicos o alílicos específicamente neutralizado, como agente de ayuda a la molienda de pigmentos y/o cargas minerales en suspensión acuosa que permita obtener suspensiones acuosas de pigmentos y/o cargas minerales, especialmente de carbonato de calcio, afinadas, que dispongan de capacidad para difundir la luz visible suficiente y requerida por el usuario final, para obtener formulaciones papeleras como, en especial, las salsas de estucado papeleras o incluso la carga de masa de papel , que presenten propiedades de opacidad mejoradas.

Otra finalidad del invento, además de las ya mencionadas, es obtener suspensiones acuosas de materias minerales afinadas, obtenidas por molienda y caracterizadas por disponer de una mayor capacidad para difundir la luz visible y por contener del 0, 05 al 5% en peso seco y, preferentemente, del 0, 3 al 1, 0% en peso seco respecto al peso seco de material mineral, de agente de ayuda a la molienda de suspensión acuosa utilizado según el invento.

Por último, una finalidad suplementaria del invento se refiere a la utilización de estas suspensiones acuosas minerales en los ámbitos de la pintura, la carga de masa y el estucado del papel, así como en las salsas de estucado papeleras que contienen las mencionadas suspensiones acuosas minerales.

Contrariamente a la enseñanza del arte anterior (EP 0 542 643 – EP 0 542 644) , que indica que el porcentaje molar de neutralización de los sitios ácidos activos del polímero por un agente de neutralización que contenga el ion magnesio está comprendido entre el 40 y el 60% para obtener un agente de molienda mejorado. La Solicitante ha descubierto, de forma sorprendente, que la selección del porcentaje molar de neutralización de los sitios ácidos activos del polímero por un agente de neutralización que contiene el ion calcio debe estar comprendido entre el 15 y el 40% para obtener las propiedades anteriormente citadas, la tasa molar de neutralización de los sitios ácidos activos del polímero por uno o varios agentes monofuncionales, está comprendida entre el 7 y el 70%, la tasa molar de neutralización de los sitios ácidos activos del polímero por un agente de neutralización que contiene el ion magnesio, bario, cinc, aluminio o una amina disfuncional o sus mezclas y, en particular, por un agente de neutralización que contiene el ion magnesio, está comprendida entre el 0 y el 30%, y una tasa molar de los sitios ácidos activos no neutralizados, está comprendida entre el 15 y el 78%.

Los agentes de neutralización monofuncionales han sido seleccionados entre los hidróxidos de los cationes alcalinos, especialmente el sodio, el potasio, o incluso el litio y el amoníaco, o también entre las aminas primarias o secundarias alifáticas y/o cíclicas como, por ejemplo, las etanolaminas, la mono y la dietilamina, o incluso la ciclohexilamina, y han sido especialmente seleccionados entre los compuestos que contienen el ion sodio.

Estos homopolímeros y/o copolímeros resultan de los diversos procedimientos conocidos de la polimerización de radicales que utilizan los iniciadores de polimerización bien conocidos por el profesional como, por ejemplo, compuestos a base de hidroxilamina, o incluso que utilizan los iniciadores de polimerización como los peróxidos y, en especial, el agua oxigenada, el hidroperóxido de terciobutilo o las persales como, en especial, el persulfato de sodio, el persulfato de amonio, el persulfato de potasio o análogos, o incluso el hipofosfito de sodio, el ácido hipofosforoso o también el ácido fosforoso y/o sus sales, en presencia eventualmente de sales metálicas como, por ejemplo, de hierro o de cobre, en un medio de polimerización que puede ser el agua, el metanol, el etanol, el propanol, el isopropanol, los butanoles o sus mezclas, o incluso la dimetilformamida, el dimetilsulfóxido, el tetrahidrofurano, la acetona, la metiletilcetona, el acetato de etilo, el acetato de butilo, el hexano, el heptano, el benceno, el tolueno, el xileno y, en presencia, eventualmente, de reguladores de masa molecular también denominados agentes de transferencia como, especialmente, el mercaptoetanol, el ácido tioglicólico y sus ésteres, el n dodecilmercaptán, los ácidos acético, tártrico, láctico, cítrico, glucónico, glucoheptónico, el ácido 2-mercaptopropiónico, el tiodietanol, los disolventes halogenados, como el tetracloruro de carbono, el cloroformo, el cloruro de metileno, los éteres de monopropilenglicol, o sus mezclas y análogos.

Estos homopolímeros, utilizados como agente de ayuda a la molienda, según el invento, resultan de los diferentes procedimientos de polimerización... [Seguir leyendo]

1. Proceso para la preparación de una suspensión acuosa de sustancias minerales con propiedades mejoradas, incluyendo aquellos para los colores de revestimiento de papel, en particular para aumentar drásticamente el "factor S", caracterizado porque:

2.

a) se prepara una suspensión acuosa a partir de sustancias minerales que se mezclan con un medio muy fino de partículas de molienda en un medio acuoso que contiene la totalidad o parte de un agente de ayuda de molienda, dicho agente de ayuda de molienda se selecciona de los homopolímeros y/o copolímeros de ácido acrílico y/o metacrílico con uno o más monómeros acrílicos, vinílicos o alílicos como agente de ayuda de molienda de las sustancias minerales en una suspensión acuosa, y caracterizado porque dichos homopolímeros y/o copolímeros de ácido acrílico y/o ácido metacrílico con uno o más monómeros acrílicos, vinílicos o alílicos se neutralizan de tal manera que el porcentaje de neutralización molar de los sitios ácido activos del polímero por un agente de neutralización que contiene el ión de calcio está entre 15% y 40% con una proporción de neutralización molar de los sitios ácido activos del polímero por uno o más agentes neutralizantes monofuncionales, que contienen muy particularmente el ion de sodio, entre 7% y 70%, una proporción de neutralización molar de los sitios ácido activos del polímero por un agente de neutralización que contiene el magnesio, bario, zinc, aluminio o un ion de amina bifuncional o mezclas de los mismos, y, en particular, por un agente de neutralización que contiene el ion de magnesio entre 0% y 30%, y una tasa molar de los sitios ácidos activos no neutralizados entre 15% y 78%;

b) la molienda de esta suspensión de partida se lleva a cabo, posiblemente, con la adición de agente auxiliar de molienda adicional;

c) los medios de molienda se separan al salir de la amoladora;

d) la concentración de la suspensión de sustancias minerales obtenidos se incrementa;

y en el que el dichos homopolímeros y/o copolímeros de ácido acrílico y/o ácido metacrílico con uno o más monómeros de acrílicos, vinílicos o alílicos tienen un peso molecular promedio Mw entre 1.500 y 50.000, preferentemente entre 5.000 y 25.000, determinado por GPC acuosa cuyas normas pertenecen a una serie de poliacrilatos de sodio comercializados por la Polymer Standards Service Company bajo los nombres PSS-PAA que van desde 18K a 2K; y en que dicha suspensión acuosa tiene una capacidad de difusión de la luz visible medida por el valor del coeficiente de difusión de la luz S mayor que 100 m2/kg para un peso de revestimiento de 20 g/m2.

2. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque la concentración de dicha suspensión de sustancias minerales se incrementa hasta ser ajustado al 71% en peso de materia seca.

3. Proceso de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque dichos homopolímeros y/o copolímeros de ácido acrílico y/o ácido metacrílico con uno o más monómeros acrílicos, vinílicos o alílicos se neutralizan para que el porcentaje de neutralización molar de los sitios ácidos activos del polímero por un neutralizante agente que contiene el ion calcio sea entre 15% y 40% con una proporción de neutralización molar de los sitios ácidos activos del polímero por uno o más agentes neutralizantes monofuncionales entre 20% y 50%, una proporción de neutralización molar de los sitios ácidos activos del polímero por un agente de neutralización que contiene magnesio, bario, zinc, aluminio o ión amina bifuncional o mezclas de los mismos, y en particular, por un agente de neutralización que contiene entre el 0% y el 30% de los iones de magnesio, y una tasa molar de sitios ácidos no neutralizados activos entre 20% y 40%.

4. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado en que los agentes de neutralización monofuncionales se seleccionan a partir de los hidróxidos de los cationes alcalinos, especialmente sodio y potasio, o litio, amoniaco, o alifático primario o secundario y/o aminas cíclicas tales como las etanolaminas, mono y dietilamina o la ciclohexilamina, y muy específicamente se seleccionan a partir de compuestos que contienen el ion de sodio.

5. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 caracterizado porque dicho agente es un homopolímero de ácido acrílico o metacrílico.

6. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado en que dicho agente es un copolímero soluble en agua de ácido acrílico o metacrílico con uno o más monómeros de ácido acrílico, vinílico o alílico escogidos de entre ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacónico, ácido crotónico, ácido fumárico, anhídrido maleico y/o 2-acrilamido-2-metil-1-ácido sulfónico propano en la forma ácida o parcialmente neutralizada, 2-metacrilamido-2metil-1-ácido propano sulfónico en forma ácida o parcialmente neutralizada, 3-metacrilamido-2-hidroxi-1-ácido propano sulfónico en forma ácida o parcialmente neutralizada, ácido alílico sulfónico, ácido metilalílicosulfónico, ácido aliloxibenceno sulfónico, ácido sulfónico metilaliloxibenceno, 2-hidroxi-3- (2-propeniloxi) ácido propano sulfónico, 2-metil2-propeno-1- ácido sulfónico, ácido sulfónico de etileno, ácido sulfónico propeno, 2-ácido metílico sulfónico, ácido estireno sulfónico y/o sus sales, ácido vinil sulfónico, metalilsulfonato de sodio, acrilato o metacrilato de sulfopropilo, sulfometilacrilamida, sulfometilmetacrilamida o entre acrilamida, metacrilamida, los ésteres de ácido acrílico o metacrílico tales como acrilato de etilo, acrilato de butilo, metacrilato de metilo, glicol acrilato de etileno o propileno o fosfato de metacrilato, o incluso entre vinilpirrolidona, vinilcaprolactamo, isobutileno, diisobutileno, acetato de vinilo, estireno, alfa-metilestireno , vinilmetiléter, los alílicos tales como alilamina y sus derivados.

7. Proceso de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el homopolímero o copolímero resultante de la reacción de polimerización pueden, posiblemente antes o después de la reacción de neutralización, ser tratados y separados en varias fases de acuerdo con los procesos estáticos o dinámicos, por uno o más disolventes polares preferentemente pertenecientes al grupo que consiste en agua, metanol, etanol, propanol, isopropanol, los butanoles, acetona, tetrahidrofurano o sus mezclas.

8. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque dicho agente se encuentra en forma de polvo.

9. Proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque dicho agente se introduce a una tasa de 0, 05% a 5% en peso seco, y preferentemente de 0, 3% a 1, 0% en peso seco con respecto al peso seco de la sustancia mineral.

10. Suspensión acuosa de partículas minerales que se caracteriza porque contiene dicho agente de ayuda de molienda utilizado en el proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 y en que tiene una capacidad de difusión de la luz visible medida por el valor del coeficiente de difusión de la luz S que es mayor de 100 m2/kg para un peso de revestimiento de 20 g/m2 y en el que dicho agente de ayuda de molienda se elige de entre los homopolímeros y/o copolímeros de ácido acrílico y/o ácido metacrílico con uno o más monómeros acrílicos, vinílicos o alílicos como un agente auxiliar de molienda de las sustancias minerales en una suspensión acuosa y caracterizado porque dichos homopolímeros y/o copolímeros de ácido acrílico y/o ácido metacrílico con uno o más monómeros acrílicos, vinílicos o alílicos se neutralizan para que el porcentaje de neutralización molar de los sitios ácido activos del polímero por un agente de neutralización que contiene el ion calcio es entre 15% y 40% con una proporción de neutralización molar de los sitios ácido activos del polímero de uno o más agentes neutralizantes monofuncionales, que contiene muy en particular el ion de sodio, entre 7% y 70%, una proporción de neutralización molar de los sitios ácido activos del polímero por un agente de neutralización que contiene el magnesio, bario, zinc, aluminio o un ion de amina bifuncional o mezclas de los mismos, y, en particular, por un agente de neutralización que contiene el ion de magnesio entre 0% y 30%, y una tasa molar de los sitios ácido activos no neutralizados entre 15% y 78%, y en el que dichos homopolímeros y/o copolímeros de ácido acrílico y/o ácido metacrílico con uno o más monómeros acrílicos, vinílicos o alílicos tienen un peso molecular promedio Mw de entre 1.500 y 50.000, preferentemente entre 5.000 y 25.000, determinado por GPC acuosa, cuyas referencias, utilizadas como estándares, pertenecen a una serie de poliacrilatos de sodio comercializados por la Polymer Standards Service Company bajo los nombres PSS -PAA que van desde 18K a 2K.

11. Suspensión acuosa de partículas minerales de acuerdo con la reivindicación 10 caracterizado por el hecho de que contiene 0, 05% a 5% en peso seco, con respecto al peso seco de sustancias minerales del agente auxiliar utilizado en el proceso de molienda de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, preferentemente 0, 3 a 1, 0% en peso seco con respecto al peso seco de la sustancia mineral, y en que tiene una capacidad de difusión de la luz visible medida por el valor del coeficiente de difusión de la luz S superior a 100 m2/kg para un peso de recubrimiento de 20 g/m2.

12. Suspensión acuosa de partículas minerales de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 u 11 caracterizada porque las partículas minerales se eligen a partir de un carbonato de calcio natural tal como calcita, tiza o incluso mármol, carbonato de calcio sintético también llamado carbonato de calcio precipitado, las dolomitas, hidróxido de magnesio, yeso o hidróxido de aluminio o mezclas de los mismos.

13. El uso del producto en forma de una suspensión acuosa de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12 en las sectores de papel de relleno y recubrimientos de papel, así como en la pintura.

14. Color de papel de recubrimiento caracterizado por el hecho de que contiene el producto en forma de una suspensión acuosa de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12 y en que tiene una capacidad de difusión de la luz visible medida por el valor del coeficiente de difusión de la luz S superior a 100 m2/kg para un peso de revestimiento de 20 g/m2.