Método de mejora de la opacidad.

Un proceso para la preparación de una suspensión acuosa de carbonato de calcio disperso,

que proveepropiedades ópticas mejoradas para los recubrimientos preparados a partir de la misma, el proceso que comprendelas etapas de:

a) proveer una suspensión acuosa de carbonato de calcio disperso que comprende al menos un agente dispersante;

en donde la suspensión acuosa tiene un contenido de sólidos entre 65 y 80 % en peso, basándose en el peso totalde la suspensión acuosa

b) proveer al menos un carbonato alcalino y/o carbonato de hidrógeno alcalino, en donde el ión alcalino seselecciona de potasio y/o sodio;

c) diluir la dicha suspensión acuosa de carbonato de calcio disperso, con agua; y

d) antes y/o durante y/o después de la etapa c), poner en contacto dicha suspensión acuosa de carbonato de calciodisperso con dicho al menos un carbonato alcalino y/o carbonato de hidrógeno alcalino, en donde la suspensiónacuosa de carbonato de calcio disperso después de la etapa d) tiene un valor de pH en el rango de 7.5 a 12.

Método de mejora de la opacidad

La presente invención se refiere a un proceso para la preparación de una suspensión acuosa de carbonato de calcio disperso, en donde el recubrimiento resultante de dicha suspensión provee propiedades opacas o tiene un coeficiente de dispersión de la luz específico S.

En la práctica, los productos de papel y cartón tales como revistas, prospectos, folletos, envases etc. se recubren con el fin de darles propiedades ópticas benéficas tales como opacidad, brillo, brillo de la lámina y brillo de la impresión así como calidad de la impresión o para cambiar sus propiedades físicas. Las formulaciones que comprenden materiales de carbonato de calcio son especialmente conocidos por impartir opacidad y brillo al papel en virtud de sus características de la dispersión de la luz y, por lo tanto, los materiales de carbonato de calcio se utilizan en grandes cantidades como recubrimientos, pero también como rellenos, extensores y pigmentos para la fabricación de papel así como pinturas y lacas acuosas.

En la técnica, se han propuesto varios enfoques de mejora de las propiedades ópticas de recubrimientos preparadas a partir de suspensiones de carbonato de calcio. Por ejemplo, GB 1, 073, 943 se refiere a una composición de revestimiento apropiada para la aplicación de alta velocidad a un sustrato para formar sobre dicho sustrato una película opaca brillante que muestra buenas características de impresión y retención de la tinta controlada. Dicha composición comprende una dispersión acuosa de un material de matriz aglutinante formador de película, almidón, y un aditivo particulado, y una fase discontinua que comprende glóbulos de un líquido orgánico inmiscible en agua que tiene un punto de ebullición superior al del agua. US 5, 449, 402 describe la partículas de pigmento funcionalmente modificadas preparadas mediante la mezcla de un pigmento floculado de arcilla de caolín o carbonato de calcio con un modificador que tiene sitios de carga opuestos en signo a los sitios de carga del pigmento floculado, en donde el pigmento floculado es una suspensión acuosa de partículas de la torta de filtración.

Especialmente para la fabricación de papel que utiliza materiales de carbonato de calcio en las formulaciones de recubrimiento del papel, es ventajoso recibir estos materiales en la forma de suspensiones acuosas. Dado que el transporte de suspensiones de carbonato de calcio, sin embargo, debe ser económicamente viable, la cantidad de agua en la suspensión o el volumen de la suspensión deben ser tan pequeños como sea posible. Al mismo tiempo, la viscosidad de la suspensión debe ser muy baja con el fin de prevenir la sedimentación significante de partículas sólidas. Adicionalmente, la suspensión debe ser suficientemente fluida (i.e. la viscosidad debe ser lo suficientemente baja) para ser bombeada fácilmente desde por ejemplo un vagón de mercancías a por ejemplo, un tanque.

Se han propuesto varios enfoques en la técnica, de mejora de las propiedades de suspensiones de carbonato de calcio para el transporte. Por ejemplo, US 3, 989, 195 describe un método de producción de una suspensión acuosa fácilmente bombeable de un material de carbonato de calcio natural que contiene al menos 60 % en peso de partículas menores de 2 micras de diámetro esférico equivalente, en donde el método comprende las etapas de formación de una suspensión acuosa de dicho material de carbonato de calcio natural y una menor cantidad de un compuesto que contiene iones de calcio o iones de carbonato y tiene una solubilidad en agua de al menos 0.05 g por 100 ml de agua a 25 °C; y después de eso la desfloculación del material de carbonato de calcio natural en dicha suspensión acuosa con un agente dispersante. DE 198 20122 describe las suspensiones de carbonato de calcio resistentes a la sedimentación, que contienen carbonato de calcio, agua y un agente humectante, e implica la adición de un compuesto de metal iónico (I) como inhibidor de la sedimentación.

Sin embargo, existe un problema específico que muy a menudo tiene impacto significante en las propiedades ópticas de recubrimientos obtenidos a partir de suspensiones que comprenden materiales de carbonato de calcio, que se dispersan en agua para formar una suspensión estable por medio de un agente dispersante tal como un policarboxilato y/o un polifosfato. Como se determina anteriormente, las suspensiones de carbonato de calcio usualmente adicionalmente se concentran para el transporte. El proceso de concentración y la posterior dilución, por ejemplo en la aplicación, con frecuencia resulta en un deterioro de las propiedades ópticas en comparación con la suspensión original de dicho carbonato de calcio disperso, i.e. la suspensión antes de la concentración y la posterior dilución. Más exactamente, la opacidad de un recubrimiento resultante que se refleja mediante el coeficiente de dispersión de la luz disminuye durante la concentración de una suspensión de carbonato de calcio disperso y la pérdida de opacidad no se puede revertir después de la dilución de la suspensión concentrada de carbonato de calcio disperso a un contenido de sólido inferior deseado en la suspensión. Por consiguiente, el recubrimiento resultante de la suspensión diluida de carbonato de calcio disperso provee solo una opacidad significantemente disminuida y un coeficiente de dispersión de la luz que es mucho menor que el del recubrimiento resultante de la suspensión original de carbonato de calcio disperso en un contenido igual de sólidos. La pobre opacidad resultante o la disminución del coeficiente de dispersión de la luz son especialmente perjudiciales para las aplicaciones en el campo de fabricación de papel, recubrimientos y rellenos de masa así como en pinturas y plásticos.

Por lo tanto, existe una necesidad en la técnica para proveer un proceso que evite las desventajas anteriores y especialmente, permita mejorar el coeficiente de dispersión de la luz o la opacidad de un recubrimiento resultante de una suspensión de carbonato de calcio disperso que se deriva de la dilución de suspensiones concentradas acuosas de carbonato de calcio disperso. En otras palabras, sería deseable proveer un método que conduzca a suspensiones diluidas de carbonato de calcio disperso en donde el recubrimiento resultante preparado a partir de dicha suspensión tenga una opacidad superior o un coeficiente de dispersión de la luz más alto, en comparación con los métodos de la técnica anterior.

En consecuencia, es un objetivo de la presente invención proveer un proceso para la preparación de una suspensión acuosa de carbonato de calcio disperso en donde el recubrimiento resultante de dicha suspensión tenga propiedades ópticas mejoradas y especialmente un aumento del coeficiente de dispersión de la luz. Otros objetivos se pueden deducir de la siguiente descripción de la invención.

Los anteriores y otros objetivos se resuelven mediante la materia-referencia como se define en este documento en la reivindicación 1.

Las modalidades ventajosas del método de la invención se definen en las sub-reivindicaciones correspondientes.

De acuerdo con un aspecto de la presente solicitud, se provee un proceso para la preparación de una suspensión acuosa de carbonato de calcio disperso que provee propiedades ópticas mejoradas para los recubrimientos preparados a partir de la misma, en donde el proceso comprende las siguientes etapas:

a) proveer una suspensión acuosa de carbonato de calcio disperso; que comprende al menos un agente dispersante; en donde la suspensión acuosa tiene un contenido de sólidos entre 65 y 80 % en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa;

b) proveer al menos un carbonato alcalino y/o carbonato de hidrógeno alcalino, en donde el ión alcalino se selecciona de potasio y/o sodio;

c) diluir dicha suspensión acuosa de carbonato de calcio disperso con agua; y

d) antes y/o durante y/o después de la etapa c) poner en contacto dicha suspensión acuosa de carbonato de calcio disperso con dicho al menos un carbonato alcalino y/o carbonato de hidrógeno alcalino.

en donde la suspensión acuosa del carbonato de calcio dispuesto después de la etapa d) tiene un valor de pH en el rango de 7.5 a 12.

Sorprendentemente, los inventores encontraron que el anterior proceso de acuerdo con la presente invención conduce a una suspensión de calcio disperso que provee un coeficiente de dispersión de la luz S más alto a los recubrimientos preparados a partir de la misma, que el coeficiente de dispersión de la luz S de un recubrimiento correspondiente preparado a partir de una suspensión de carbonato de calcio disperso que se trata de la misma manera pero sin ponerla en... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para la preparación de una suspensión acuosa de carbonato de calcio disperso, que provee propiedades ópticas mejoradas para los recubrimientos preparados a partir de la misma, el proceso que comprende las etapas de:

a) proveer una suspensión acuosa de carbonato de calcio disperso que comprende al menos un agente dispersante; en donde la suspensión acuosa tiene un contenido de sólidos entre 65 y 80 % en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa b) proveer al menos un carbonato alcalino y/o carbonato de hidrógeno alcalino, en donde el ión alcalino se selecciona de potasio y/o sodio;

c) diluir la dicha suspensión acuosa de carbonato de calcio disperso, con agua; y

d) antes y/o durante y/o después de la etapa c) , poner en contacto dicha suspensión acuosa de carbonato de calcio disperso con dicho al menos un carbonato alcalino y/o carbonato de hidrógeno alcalino, en donde la suspensión acuosa de carbonato de calcio disperso después de la etapa d) tiene un valor de pH en el rango de 7.5 a 12.

2. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la suspensión acuosa de carbonato de calcio disperso, proporcionada en la etapa a) tiene un contenido de sólidos entre 68 % en peso y 78 % en peso y más preferiblemente entre 70 % en peso y 78 % en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa de carbonato de calcio disperso de la etapa a) .

3. El proceso de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque al menos un carbonato alcalino y/o carbonato de hidrógeno alcalino se selecciona del grupo que consiste de carbonato de sodio, carbonato de potasio, bicarbonato de sodio, bicarbonato de potasio o mezclas de estos.

4. El proceso de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado porque dicho al menos un carbonato alcalino y/o carbonato de hidrógeno alcalino es el carbonato de sodio y/o el carbonato de potasio.

5. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque dicho al menos un carbonato alcalino y/o carbonato de hidrógeno alcalino se adiciona en una cantidad de 0.001 % en peso y 5 % en peso, preferiblemente entre 0.025 % en peso y 2 % en peso, más preferiblemente entre 0.05 % en peso y 1 % en peso y más preferiblemente entre 0.1 % en peso y 0.5 % en peso, basándose en el peso seco del carbonato de calcio en la suspensión de la etapa a) .

6. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la suspensión acuosa de carbonato de calcio disperso, en primer lugar se diluye (etapa c) ) y luego se pone en contacto con al menos un carbonato alcalino y/o carbonato de hidrógeno alcalino (etapa d) ) .

7. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la suspensión acuosa de carbonato de calcio disperso, se diluye de forma simultánea (etapa c) ) y se pone en contacto con al menos un carbonato alcalino y/o carbonato de hidrógeno alcalino (etapa d) ) .

8. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la suspensión acuosa de carbonato de calcio disperso se diluye (etapa c) ) inmediatamente después de estar en contacto con al menos un carbonato alcalino y/o carbonato de hidrógeno alcalino (etapa d) ) , preferiblemente dentro de menos de 45 min después de la adición completa de al menos un carbonato alcalino y/o carbonato de hidrógeno alcalino.

9. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la suspensión acuosa de carbonato de calcio disperso, se diluye en una o más porciones y al menos un carbonato alcalino y/o carbonato de hidrógeno alcalino se adiciona en una o más porciones.

10. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la suspensión acuosa de carbonato de calcio disperso comprende al menos un agente dispersante que se selecciona a partir del grupo que consiste de un agente dispersante orgánico, un agente dispersante inorgánico y mezclas de estos.

11. El proceso de acuerdo con la reivindicación 10, caracterizado porque el agente dispersante orgánico comprende un polímero acrílico, un polímero vinílico, un copolímero acrílico y/o vinílico y el agente dispersante inorgánico comprende ortofosfato mono-, di y/o trisódico, tripolifosfato de sodio y/o polifosfato de sodio.

12. El proceso de acuerdo con la reivindicación 10 o 11, caracterizado porque los sitios ácidos de al menos un agente dispersante orgánico se neutralizan parcial o completamente por el sodio.

13. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizado porque la suspensión

acuosa de carbonato de calcio disperso de la etapa a) se obtiene por medio de la concentración de una suspensión 5 acuosa de carbonato de calcio.

14. El proceso de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque el agente dispersante se adiciona antes de la etapa de concentración.

15. El proceso de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque el agente dispersante se adiciona después de la etapa de concentración.

16. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 13 a 15, caracterizado porque el carbonato de calcio en la suspensión acuosa se muele antes de la etapa de concentración.