Producto de carga mineral tratado, y sus usos.

Producto de carga mineral, en particular cargas minerales que comprenden carbonato de calcio (tal comocarbonato de calcio precipitado (PCC),

en concreto una o más de las formas cristalinas mineralógicas aragoníticas,vateríticas y calcíticas, y/o carbonato de calcio natural molido (NGCC), en concreto uno o más de mármol, piedracaliza, o tiza, y/o dolomita) y/o minerales en forma de placa (con una relación de longitud a anchura o longitud aaltura de al menos 2 como se determina de acuerdo con las mediciones realizadas mediante imágenes con elmicroscopio electrónico de barrido (SEM)), tales como talco, caracterizado porque tiene un contenido decompuestos volátiles totales inferior al 0,25% en peso, y porque incluye ácidos grasos además de sales de ácidosgrasos.

Producto de carga mineral tratado, y sus usos La presente invención se refiere al dominio de cargas minerales tratadas, en particular a productos de carga mineral tratados a utilizar en aplicaciones plásticas, y en particular en aplicaciones de películas de recubrimiento transpirables o por extrusión a base de polipropileno (PP) o polietileno (PE) .

Un objeto de la presente invención son las aplicaciones de productos obtenidos mediante (X) (el proceso que se describe en el documento EPA 07 007 599.9) , y descrito a continuación sólo para comodidad del lector, en aplicaciones plásticas, en particular en aplicaciones de polietileno (PE) , polipropileno (PP) , poliuretano (PU) y de cloruro de polivinilo (PVC) , y más particularmente en aplicaciones de películas de recubrimiento transpirables o por extrusión a base de PP o PE.

Las cargas minerales, tales como el carbonato de calcio, con frecuencia se utilizan como cargas particuladas en productos poliméricos.

La presencia de compuestos volátiles asociados a las cargas minerales que se desprenden a las temperaturas alcanzadas durante la aplicación de dichas cargas minerales y/o en el procesamiento de dichos productos que comprenden cargas minerales puede dar lugar a la degradación de calidad del producto polimérico que comprende el mineral final. Este es un problema que se da particularmente en la preparación de películas de recubrimiento que comprenden cargas minerales, y más en particular películas de recubrimiento transpirables o por extrusión a base de PP o PE que comprenden carbonato de calcio.

Además, los compuestos volátiles pueden dar lugar a una reducción en la resistencia a la tracción y al desgarro de dicha película, y pueden degradar sus aspectos visibles, en particular su uniformidad visible.

Los compuestos volátiles pueden generar una espumación excesiva del fundido polimérico de carga mineral durante una etapa de composición, provocando la acumulación de productos no deseados en la extracción al vacío y por tanto, forzando una tasa de producción reducida.

Dichos compuestos volátiles pueden ser, por ejemplo:

un proceso para la preparación de un producto de carga mineral tratado caracterizado porque el proceso comprende las siguientes etapas:

(a) el tratamiento de al menos una carga mineral seca con al menos una sal del Grupo II o Grupo III de un ácido monocarboxílico alifático C8 aC24 para producir un producto de carga mineral intermedio; seguido por

(b) el tratamiento del producto de carga mineral intermedio de la etapa (a) con al menos un ácido monocarboxílico alifático C8 a C24 para producir un producto de carga mineral tratado,

-introducidos durante el tratamiento de la carga mineral ("compuestos volátiles añadidos") , por ejemplo, para hacer que la carga mineral sea más dispersable dentro del medio plástico, y/o

-generados mediante la reacción de materiales orgánicos inherentes y/o materiales orgánicos añadidos, con la carga mineral; dichas reacciones se pueden ver especialmente inducidas o potenciadas por las temperaturas alcanzadas durante la introducción y/o procesamiento del material polimérico que comprende la carga mineral tratada, tal como durante el proceso de extrusión o composición; y/o

-generados por la degradación de materiales orgánicos inherentes y/o materiales orgánicos añadidos, que forman CO2, agua y posiblemente fracciones de bajo peso molecular de estos materiales; dicha degradación se puede ver especialmente inducida o mejorada por las temperaturas alcanzadas durante la introducción y/o procesamiento del material polimérico que comprende la carga mineral tratada, tal como durante el proceso de extrusión o composición.

La fracción en peso de todos los compuestos volátiles en relación con la masa de una muestra de carga mineral — que incluye los compuestos volátiles introducidos como consecuencia de las etapas habituales de preparación de la carga mineral que incluyen la molienda, con o sin agentes auxiliares de molienda, beneficiación, con o sin agentes auxiliares de flotación u otros agentes, y otros agentes de pretratamiento no enumerados expresamente más arriba, detectados según el análisis termogravimétrico descrito a continuación se denominarán "compuestos volátiles totales" a lo largo de la presente memoria descriptiva y reivindicaciones.

Para los fines de la presente Solicitud, los compuestos volátiles totales asociados a las cargas minerales y desprendidos a lo largo de un intervalo de temperaturas determinado se caracterizarán según el % de pérdida de masa de la muestra de carga mineral a lo largo de este intervalo de temperaturas como se presenta en una curva termogravimétrica (TGA) ; la preparación de dicha curva termogravimétrica (TGA) es una técnica muy conocida por el experto en la materia.

Este método analítico proporciona información relativa a las pérdidas de masa con una gran precisión, y es de conocimiento público; se describe, por ejemplo, en "Principles of Instrumental Analysis", 5ª edición, Skoog, Holler, Nieman, 1998 (primera edición 1992) en el Capítulo 31, páginas 798 a 800, y en muchas otras obras de referencia bien conocidas. El experto en la materia será capaz de determinar los "compuestos volátiles totales" mediante ensayos rutinarios muy sencillos, en concreto, mediante la realización de un análisis termogravimétrico (TGA) utilizando un Mettler Toledo TGA 851 en base a una muestra de 500 +/-50 mg y a temperaturas de barrido de 25 a 300 °C a una velocidad de 20 °C/minuto a un caudal de aire de 70 ml/min.

El % de pérdida de masa, correspondiente a los compuestos volátiles totales, a lo largo de unas temperaturas determinadas sobre una curva TGA obtenida de esta forma se determina a continuación utilizando el software Stare SW 9.01. Al utilizar este software, primero se normaliza la curva con respecto al peso de la muestra original con el fin de obtener las pérdidas de masa en valores de % en relación con la muestra original. A continuación, se selecciona el intervalo de temperaturas de 25 a 300 °C y se selecciona la opción de etapa horizontal (en alemán: "Stufe horizontal") con el fin de obtener el % de pérdida de masa a lo largo del intervalo de temperaturas seleccionado.

Las Figuras 1 y 2, descritas a continuación, son ilustrativas de ello.

Un medio obvio para reducir los compuestos volátiles totales asociados a la carga mineral podría ser reducir la cantidad de aditivos que dan lugar a la producción de compuestos volátiles añadidos. No obstante, con frecuencia, como sucede en el caso en que se aplica una carga mineral en una aplicación plástica, para garantizar otras funciones son necesarias unas cantidades mínimas de aditivos. En el caso de aplicaciones de películas transpirables, es sabido que los aditivos se introducen para dotar a la carga mineral de un recubrimiento hidrófobo y mejorar la dispersabilidad de la carga mineral en el material precursor de la película así como posiblemente mejorar la procesabilidad de este material precursor de la película y/o las propiedades de los productos de aplicación finales. Una reducción en la cantidad de estos aditivos podría comprometer de manera inaceptable 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 de manera sorprendente que las cargas minerales tratadas de acuerdo con el proceso de la invención ofrecen al experto en la materia la posibilidad de reducir la cantidad de compuestos volátiles desprendidos para una cantidad determinada de agente de tratamiento con respecto a las soluciones presentadas en la técnica anterior.

Cuando la técnica anterior hace referencia a un tratamiento de una carga mineral que comprende un ácido carboxílico alifático, que en algunos casos también se puede denominar comúnmente como ácido graso, y una sal de un ácido carboxílico alifático, no sólo fracasa a la hora de reconocer las ventajas proporcionadas por la identificación de un orden preciso de las etapas del proceso, sino que en realidad aleja al experto en la materia de la tecnología de la presente invención.

En este aspecto, el documento WO 00/20336 se refiere a un carbonato de calcio natural ultrafino, que se puede tratar con uno o varios ácidos grasos o una o varias sales o sus mezclas, y que se utiliza como regulador reológico para composiciones poliméricas. En ninguna parte de este documento se desvela o se sugiere el proceso ventajoso de la presente invención caracterizado por su orden preciso de adición de una sal de un ácido carboxílico... [Seguir leyendo]

1. Producto de carga mineral, en particular cargas minerales que comprenden carbonato de calcio (tal como carbonato de calcio precipitado (PCC) , en concreto una o más de las formas cristalinas mineralógicas aragoníticas, vateríticas y calcíticas, y/o carbonato de calcio natural molido (NGCC) , en concreto uno o más de mármol, piedra caliza, o tiza, y/o dolomita) y/o minerales en forma de placa (con una relación de longitud a anchura o longitud a altura de al menos 2 como se determina de acuerdo con las mediciones realizadas mediante imágenes con el microscopio electrónico de barrido (SEM) ) , tales como talco, caracterizado porque tiene un contenido de compuestos volátiles totales inferior al 0, 25% en peso, y porque incluye ácidos grasos además de sales de ácidos grasos.

2. Producto de carga mineral de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque tiene un contenido de compuestos volátiles totales comprendido entre el 0, 08% y el 0, 25% en peso, preferentemente el 0, 08%, 0, 09%, 0, 19% y 0, 22%.

3. Producto de carga mineral de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque en caso de una posterior aplicación de la carga mineral en películas de recubrimiento transpirables o por extrusión, esta carga mineral es un carbonato de calcio y/o una dolomita, y más preferentemente es un mármol y/o una dolomita.

4. Producto de carga mineral de acuerdo con la reivindicación 1 o 3, caracterizado porque dicha carga mineral se puede moler en seco o moler en mojado antes de la introducción en el proceso con o sin auxiliares de molienda.

5. Producto de carga mineral de acuerdo con la reivindicación 1 o 3, caracterizado porque los auxiliares de molienda convencionales, tales como glicoles para la molienda en seco y poliacrilatos para la molienda en mojado, son muy conocidos por el experto en la materia.

6. Producto de carga mineral de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque de forma alternativa o adicional, esta carga mineral también se puede someter a una etapa de beneficiación con el fin de incrementar la pureza de esta carga mineral.

7. Producto de carga mineral de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque esa beneficiación incluye flotación y/o separación magnética.

8. Producto de carga mineral de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque de forma alternativa o adicional, esta carga mineral también se puede someter a una etapa de clasificación antes de la implementación con el fin de obtener una carga mineral que presente una distribución determinada de tamaños de partícula.

9. Producto de carga mineral de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque las etapas de clasificación típicas utilizan tecnología de clasificación con separación de partículas con los efectos de un ciclón.

10. Producto de carga mineral de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque, preferentemente, la carga mineral presenta un d50 de 0, 5 a 10 micrómetros, y más preferentemente presenta un d50 de 1, 5 a 1, 8 micrómetros,

11. Producto de carga mineral de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque de forma alternativa o adicional, se utiliza una carga mineral que presenta un d98 inferior a 25 micrómetros.

12. Producto de carga mineral de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque la carga mineral proporcionada por el proceso está seca.

13. Producto de carga mineral de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque, para los fines de la presente invención, una carga mineral seca presenta menos del 0, 2% en peso de agua con respecto al peso de la carga mineral; preferentemente, esta carga mineral presenta entre el 0, 1 y el 0, 2% en peso de agua con respecto al peso de la carga mineral. Todas las determinaciones del % de agua se realizan utilizando un método de valoración culombimétrico de Karl Fischer, en el que la carga mineral se calienta a 220 °C, y el contenido de agua del vapor liberado, aislado utilizando una corriente de nitrógeno gaseoso (a 100 ml/min) , se determina en una unidad culombimétrica de Karl Fischer.

14. Uso de un producto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 en la mezcla y/o extrusión y/o composición y/o moldeo por soplado con materiales plásticos, y preferentemente con poliolefinas o termoplásticos tales como polietileno (PE) , polipropileno (PP) , poliuretanos (PU) y cloruro de polivinilo (PVC) .

15. Uso de un producto de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13 en la formación de películas de recubrimiento transpirables o por extrusión a base de PP o PE.

16. Películas, en concreto películas estiradas/orientadas, y preferentemente películas transpirables, o películas de recubrimiento por extrusión, caracterizadas porque comprenden los productos de las reivindicaciones 1 a 13.