Método para producir una dispersión o suspensión acuosa que contiene carbonato de calcio y caolín y su uso en la preparación de colores para revestimiento de papel.

Método de fabricación de una dispersión y/o suspensión acuosa de carbonato de calcio natural seleccionado entre caliza,

tiza, calcita, mármol y sus mezclas, y caolín, caracterizado por que comprende las etapas de:

a) fabricar, posiblemente en presencia de al menos un agente dispersante y/o al menos un agente coadyuvante de molienda, una dispersión y/o suspensión acuosa de carbonato de calcio natural que tiene un contenido de sólidos entre un 45 % y un 70 %, preferentemente entre un 55 % y un 70 %, muy preferentemente entre un 60 % y un 70 % de su peso total,

b) añadir caolín en forma de polvo a la dispersión y/o suspensión obtenida tras la etapa a), de manera que se obtenga un dispersión y/o suspensión acuosa que tiene una proporción en peso seco (carbonato de calcio:caolín) entre (90:10) y (10:90), preferentemente entre (90:10) y (50:50), muy preferentemente entre (80:20) y (60:40).

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/IB2007/003894.

Solicitante: COATEX S.A.S..

Nacionalidad solicitante: Francia.

Dirección: 35, RUE AMPÈRE, Z.I. LYON NORD 69730 GENAY FRANCIA.

Inventor/es: MONGOIN, JACQUES, DUPONT, FRANCOIS.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • C09C1/02 SECCION C — QUIMICA; METALURGIA.C09 COLORANTES; PINTURAS; PULIMENTOS; RESINAS NATURALES; ADHESIVOS; COMPOSICIONES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR; APLICACIONES DE LOS MATERIALES NO PREVISTAS EN OTRO LUGAR.C09C TRATAMIENTO DE MATERIALES INORGANICOS, QUE NO SEAN CARGAS FIBROSAS, PARA MEJORAR SUS PROPIEDADES DE PIGMENTACION O DE CARGA (preparación de compuestos inorgánicos o elementos no metálicos C01; tratamiento de materias especialmente previsto para reforzar sus propiedades de carga, en los morteros, hormigón, piedra artificial o análogo C04B 14/00, C04B 18/00, C04B 20/00 ); PREPARACION DE NEGRO DE CARBON. › C09C 1/00 Tratamiento de materiales inorgánicos específicos distintos a las cargas fibrosas (materiales luminiscentes o tenebrescentes C09K ); Preparación de negro de carbón. › Compuestos de metales alcalinotérreos o de magnesio.
  • C09C1/42 C09C 1/00 […] › Arcillas (tratamiento preparatorio para productos cerámicos C04B 33/04).
  • C09D1/00 C09 […] › C09D COMPOSICIONES DE REVESTIMIENTO, p. ej. PINTURAS, BARNICES, LACAS; EMPLASTES; PRODUCTOS QUIMICOS PARA LEVANTAR LA PINTURA O LA TINTA; TINTAS; CORRECTORES LIQUIDOS; COLORANTES PARA MADERA; PRODUCTOS SOLIDOS O PASTOSOS PARA ILUMINACION O IMPRESION; EMPLEO DE MATERIALES PARA ESTE EFECTO (cosméticos A61K; procedimientos para aplicar líquidos u otros materiales fluidos a las superficies, en general B05D; coloración de madera B27K 5/02; vidriados o esmaltes vitreos C03C; resinas naturales, pulimento francés, aceites secantes, secantes, trementina, per se , C09F; composiciones de productos para pulir distintos del pulimento francés, cera para esquíes C09G; adhesivos o empleo de materiales como adhesivos C09J; materiales para sellar o guarnecer juntas o cubiertas C09K 3/10; materiales para detener las fugas C09K 3/12; procedimientos para la preparación electrolítica o electroforética de revestimientos C25D). › Composiciones de revestimiento, p. ej. pinturas, barnices o lacas, a base de sustancias inorgánicas (C04B tiene prioridad; vidriados o esmaltes vítreos C03C).
  • D21H17/69 SECCION D — TEXTILES; PAPEL.D21 FABRICACION DEL PAPEL; PRODUCCION DE LA CELULOSA.D21H COMPOSICIONES DE PASTA; SU PREPARACION NO CUBIERTA POR LAS SUBCLASES D21C, D21D; IMPREGNACION O REVESTIMIENTO DEL PAPEL; TRATAMIENTO DEL PAPEL TERMINADO NO CUBIERTO POR LA CLASE B31 O LA SUBCLASE D21G; PAPEL NO PREVISTO EN OTRO LUGAR.D21H 17/00 Materiales no fibrosos añadidos a la parte caracterizados por su constitución; Materiales de impregnación del papel caracterizados por su constitución. › modificados, p. ej. por asociación con otras composiciones previamente a la incorporación en la pasta o el papel.
  • D21H19/40 D21H […] › D21H 19/00 Papel cuché (cartón cuché D21J 1/08 ); Materiales de revestimiento (hojas de registro caracterizadas por el revestimiento usado para mejorar la receptividad de tinta, colorante o pigmento B41M 5/50). › silíceos, p. ej. arcillas.

PDF original: ES-2538984_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Método para producir una dispersión o suspensión acuosa que contiene carbonato de calcio 5 y caolín y su uso en la preparación de colores para revestimiento de papel

Campo técnico

El campo técnico general referido a la presente invención es el de papel, y más precisamente, hojas de papel revestidas. Más específicamente, este campo técnico es el de dispersiones y suspensiones acuosas de materias minerales, en particular incluyendo carbonato de calcio natural (GCC) o carbonato de calcio sintético (PCC) y caolín, y sus métodos de fabricación, usándose estas dispersiones y suspensiones acuosas en la fabricación de colores para revestimiento de papel que permiten el revestimiento de la hoja de papel, mejorando al mismo tiempo sus propiedades ópticas. En el resto de la presente Solicitud, la expresión "producto final" indica la hoja de papel revestido que usa un color para revestimiento de papel, siendo dicho color para revestimiento de papel una formulación que contiene materias minerales tales como carbonato de calcio y caolín, añadiéndose dichas materias minerales en dicho revestimiento de papel en forma de dispersiones acuosas.

Cuando se fabrica una hoja de papel a través de revestimiento, se aplica un compuesto acuoso conocido como "color para revestimiento de papel", que particularmente contiene agua, una o más materias minerales, uno o más aglutinantes, y varios aditivos, sobre el medio de papel. Las materias minerales más usadas de forma común en los revestimientos de papel son carbonato de calcio natural (o GCC para "Carbonato de Calcio Molido") o carbonato de calcio sintético (o PCC para "Carbonato de Calcio Precipitado") y caolín.

El caolín proporciona las propiedades de producto final de brillo, opacidad y aptitud para impresión, como viene indicado en el documento "Industrial clays case study" (Murray, H, Mining Minerals and Sustainable Development, Mayo 2002, 64, pp 1-9) , mientras que el carbonato de calcio proporciona principalmente blancura a la hoja de papel, al tiempo que contribuye a su brillo y aptitud para impresión, como viene indicado en el documento "Influences of pigments on runnability and quality of LWC offset printing paper" (Wochenblatt für Papierfabrikation, 126 (4) , 1998, pp 137-141) .

Estos son numerosos documentos sobre fabricación de un color para revestimiento de papel mediante el uso de al menos dos materias minerales, una de las cuales es carbonato de calcio y la otra es caolín. En particular, se puede citar el documento US 5.120.365, que describe mezclas de pigmentos basados en carbonato de calcio y talco, posiblemente con caolín, usándose dichas mezclas en la formulación de revestimientos para papel, que hace posible conseguir buenas propiedades ópticas en el papel revestido. También se conoce el documento WO 03/93577, basado en la mejora de las propiedades ópticas del papel revestido, y que describe compuestos de pigmento basados en caolín y carbonato de calcio natural o sintético, ya que estas materias minerales exhiben propiedades particulares de distribución de tamaño de partícula. También se conoce el documento "Effect of kaolin addition to calcium carbonate precoats" (Wochenblatt für Papierfabrikation, 126 (4) , 1998, pp 137-141) , que describe los efectos resultantes de la mezcla de diversos caolines con dos carbonatos de calcio naturales que difieren en factor de forma. Finalmente, se puede mencionar el documento "Influences 45 of pigments on runnability and quality of LWC offset printing paper" (Wochenblatt für Papierfabrikation, 126 (4) , 1998, pp 137-141) , ya citado en la presente memoria, que describe el revestimiento de papel usando colores para revestimiento de papel que contienen mezclas de carbonato de calcio natural (Hydrocarb comercializado por la compañía OMYA) y diversos caolines.

Al tiempo que se enfatiza que estos documentos se centran en la fabricación de colores para revestimiento de papel, el Solicitante cita que el campo técnico particular al que se refiere el presente documento es el de los métodos de fabricación de dispersiones y suspensiones acuosas de materias minerales que, posteriormente, se usan en la fabricación de colores para revestimiento de papel, y no el campo de los métodos de fabricación de estos revestimientos de papel. Por consiguiente, es importante enfatizar que el problema técnico cubierto 55 por la presente Solicitud es el de la fabricación de suspensiones acuosas de materias minerales basadas en carbonato de calcio y caolín, con el fin de mejorar las propiedades ópticas del papel final.

Por consiguiente, aunque los documentos anteriormente mencionados citan algunas de las ventajas concedidas mediante el uso de carbonato de calcio y caolín en la fabricación de un color para revestimiento de papel, no contienen ninguna información particular de los métodos usados para obtener dichos caolines y carbonatos de calcio anteriores. La descripción de este conocimiento, tal y como existe actualmente en el estado de la técnica, es el objeto del texto siguiente.

Estado de la técnica

La persona experta en la técnica conoce que carbonato de calcio y caolín se añaden actualmente a los colores para revestimiento de papel, en forma de dos dispersiones o suspensiones acuosas por separado, cada una de ellas conteniendo una de estas materias minerales. Por tanto, carbonato de calcio y caolín se añaden al color para revestimiento de papel, cada una en forma de dispersión o suspensión acuosa que contiene la materia 5 mineral en cuestión, y que tiene, por motivos técnicos y económicos, un elevado contenido de sólidos: es decir que contiene al menos un 60 %, preferentemente un 70 %, de forma muy preferida un 72 % en peso de carbonato de calcio y caolín (durante toda la Solicitud, la expresión "contenido de sólidos" indica el contenido de materia mineral en peso seco, en comparación con el peso total de la suspensión o dispersión acuosa en cuestión) . Cada una de estas dispersiones o suspensiones acuosas posteriormente se implementa en el color para revestimiento de papel, para obtener una proporción en peso seco (carbonato de calcio:caolín) entre (90:10) y (10:90) .

Los modos de fabricación de estas dispersiones y suspensiones acuosas tanto de caolín como de carbonato de calcio se describen a continuación, que explica: 15 -en primer lugar, el modo de fabricar satisfactoriamente dichas dispersiones o suspensiones con un contenido de sólidos al menos mayor de un 60 % de su peso total, -en segundo lugar, el modo de fabricar satisfactoriamente dichas dispersiones o suspensiones con el fin de conferir las propiedades ópticas mejoradas al papel final.

Estado de la técnica: caolín Con respecto a caolín, es necesario conocer que se encuentra principalmente en América: en Brasil, así como también en Estados Unidos, en particular Georgia y Carolina del Sur, como viene indicado en el documento "Industrial clays case study", ya mencionado en el presente documento. Caolín se obtiene de forma convencional a través de procesos de extracción de mineral, molienda, deslaminado y a continuación posiblemente tratamiento y clasificación. Por motivos de coste, los productos de caolín americanos y brasileños han optado en gran medida por el transporte de sus productos a grandes distancias en forma de polvo seco.

Este polvo seco se obtiene mediante una etapa de secado, en particular secado por pulverización. Este caolín se debe colocar a continuación en una dispersión acuosa, antes de añadirse al color para revestimiento de papel, teniendo lugar frecuentemente esta etapa en una dispersión acuosa, en presencia de un agente de dispersión de caolín. Esta etapa resulta necesaria para proporcionar al formulador de revestimiento de papel un producto líquido, que sea fácil de manipular y menos volátil que el producto en forma de polvo, y que tenga también un elevado contenido de sólidos que permita al fabricante formular sus colores para revestimiento de papel de manera que, a su vez, tengan un elevado contenido de sólidos.

Adicionalmente, de manera tan eficaz como resulte posible, esta tapa debe desaglomerar los aglomerados de caolín que se formen durante la etapa de secado. Esto es porque se conoce bien que el secado de una materia mineral, en particular mediante secado por pulverización, conduce a la formación de aglomerados en forma de partículas: Esto viene indicado en el documento "Spray dried products-characterization of particle morphology" (TransChemE, vol. 77, parte A, Enero 1999, pp 21-38) con respecto al secado de caolín. No obstante, de acuerdo con un conocimiento básico de la persona experta en la técnica, la presencia de aglomerados 45 constituye un factor negativo a la hora de lograr buenas propiedades ópticas en el producto final,... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Método de fabricación de una dispersión y/o suspensión acuosa de carbonato de calcio natural seleccionado entre caliza, tiza, calcita, mármol y sus mezclas, y caolín, caracterizado por que comprende las etapas de: 5

a) fabricar, posiblemente en presencia de al menos un agente dispersante y/o al menos un agente coadyuvante de molienda, una dispersión y/o suspensión acuosa de carbonato de calcio natural que tiene un contenido de sólidos entre un 45 % y un 70 %, preferentemente entre un 55 % y un 70 %, muy preferentemente entre un 60 % y un 70 % de su peso total,

b) añadir caolín en forma de polvo a la dispersión y/o suspensión obtenida tras la etapa a) , de manera que se obtenga un dispersión y/o suspensión acuosa que tiene una proporción en peso seco (carbonato de calcio:caolín) entre (90:10) y (10:90) , preferentemente entre (90:10) y (50:50) , muy preferentemente entre (80:20) y (60:40) . 15

2. Un método de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado por que usa, durante la etapa a) , una cantidad en peso seco de agente dispersante y/o agente coadyuvante de molienda comprendida entre un 0, 1 % y un 3 %, preferentemente entre un 0, 3 % y un 1 %, muy preferentemente entre un 0, 4 % y un 0, 8 %, en comparación con el peso seco del carbonato de calcio.

3. Un método de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 2, caracterizado por que el agente dispersante y el agente coadyuvante de molienda son un homopolímero o un copolímero de ácido (met) acrílico, neutralizado de forma parcial o completa mediante al menos un agente de neutralización.

4. Un método de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado por que el agente dispersante y el agente coadyuvante de molienda son un homopolímero o un copolímero de ácido (met) acrílico, completamente neutralizado, con una tasa de neutralización molar de sitios carboxílicos mediante un agente monovalente entre un 20 % y un 80 %, preferentemente entre un 40 % y un 60 % y con una tasa de neutralización molar de sitios carboxílicos mediante un agente divalente entre un 20 % y un 80 %, preferentemente entre un 40 % y un 60 %.

5. Método de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado por que el agente monovalente es hidróxido de sodio y el agente divalente es óxido de magnesio.

6. Dispersiones y/o suspensiones acuosas, caracterizadas porque se obtienen mediante el método de acuerdo 35 con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5.

7. El uso de las dispersiones y/o suspensiones acuosas de acuerdo con la reivindicación 6, en la fabricación de colores para revestimientos de papel.


 

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