Nuevo tratamiento de superficie de materiales minerales blancos para aplicación en plásticos.

Una composición polimérica que comprende

a) al menos una resina polimérica,

y

b) de 0.1 a 95% en peso, con base en el peso total de la composición polimérica, de al menos un material mineral blanco reactivo en superficie, en donde al menos un material mineral blanco reactivo en superficie

i) comprende partículas que contienen material mineral blanco reactivo en superficie con un tamaño de partícula medio en peso d50 de ≤ μ que tienen una solubilidad en agua a 20°C (± 2°C) de menos de 0.1% en peso, con base en el peso total seco de las partículas que contienen material mineral blanco reactivo en superficie,

ii) tiene una susceptibilidad de toma de humedad de ≤mg/g,

iii) tiene una temperatura de aparición de volátiles de ≥°C, y

iv) tiene una hidrofilicidad de menos de 8:2 de relación volumétrica de agua:etanol medida a +23°C (± 2°C) con el método de sedimentación,

en donde el al menos un material mineral blanco reactivo en superficie que comprende sobre al menos una parte de la superficie de las partículas que contienen material mineral blanco reactivo en superficie una mezcla de ésteres de ácido fosfórico de uno o más monoésteres de ácido fosfórico y productos de reacción salinos de los mismos y uno o más diésteres de ácido fosfórico y los productos de reacción salinos de los mismos, en donde la relación molar del uno o más monoésteres de ácido fosfórico y los productos de reacción salinos de los mismos con respecto al uno o más diésteres del ácido fosfórico y los productos de reacción salinos de los mismos en la mezcla de ésteres de ácido fosfórico va de 1:1 a 1:100 y en donde el al menos un material mineral blanco reactivo en superficie comprende la mezcla de ésteres de ácido fosfórico en una cantidad de al menos 0,1% en peso, con base en el peso total seco del al menos un material mineral blanco reactivo en superficie.

Nuevo tratamiento de superficie de materiales minerales blancos para aplicación en plásticos La presente invención se relaciona con una composición polimérica que comprende al menos una resina polimérica y es 0.1 a 95% en peso de al menos un material mineral blanco reactivo en superficie, un proceso para preparar un material mineral blanco reactivo en superficie, un material mineral blanco reactivo en superficie obtenible mediante ese proceso, una fibra y/o filamento y/o película y/o hilo y/o película respirable que comprenden la composición polimérica y/o el material mineral blanco reactivo en superficie, un artículo que comprende la composición polimérica y/o el material mineral blanco reactivo en superficie y/o la fibra y/o filamento y/o película y/o hilo y/o película respirable, así como el uso de una mezcla de ésteres de ácido fosfórico para hacer disminuir la hidrofilicidad y/o susceptibilidad a la toma de humedad de la superficie que contiene partículas del material mineral blanco reactivo en superficie.

En la práctica, los materiales de relleno y especialmente los materiales de relleno que contienen carbonato de calcio se utilizan frecuentemente como agentes de relleno en partículas en productos poliméricos termoplásticos, tales como fibras, filamentos, películas, hilos y/o películas respirables, usualmente hechos de polietileno (PE) , polipropileno (PP) , poliuretano (PU) , cloruro de polivinilo (PVC) , poliéster (PES) y/o poliamida (PA) . Sin embargo, se introducen aditivos para proveer el material de relleno con un recubrimiento hidrófobo y para mejorar la dispersabilidad de dicho material de relleno mineral en la composición polimérica, así como posiblemente para mejorar la capacidad de procesamiento de esta composición polimérica y/o propiedades de los productos de aplicación finales, tales como fibras, filamentos, películas, hilos y/o películas respirables. Una eliminación de tales aditivos reduciría de manera inaceptable la calidad de la fibra, filamento, película, hilo y/o película respirable resultantes. Adicionalmente, debe anotarse que tales materiales de relleno minerales están asociados generalmente con la presencia de volátiles que se liberan a temperaturas alcanzadas durante la aplicación de tales agentes de relleno minerales y/o del procesamiento de dichos productos poliméricos que comprenden los agentes de relleno minerales. Tales volátiles pueden ser, por ejemplo:

- inherentemente asociados con el agente de relleno mineral ("volátiles inherentes") , y son especialmente agua asociada, y/o -introducidos durante el tratamiento del agente de relleno mineral ("volátiles agregados") , por ejemplo, para hacer el agente de relleno mineral más dispersable dentro de un medio plástico polimérico, y/o -generados por la acción de materiales orgánicos inherentes y/o materiales orgánicos agregados, con el agente de relleno mineral; tales reacciones pueden ser inducidas o potenciadas especialmente por temperaturas alcanzadas durante la introducción y/o procesamiento del material polimérico que comprende el agente de relleno mineral, tal como durante los procesos de extrusión o composición; y/o -generados por la degradación de materiales orgánicos inherentes y/o materiales orgánicos agregados, formando CO2, agua y posiblemente fracciones de masa molecular baja de estos materiales orgánicos; tal degradación puede ser inducida o potenciada especialmente por temperaturas alcanzadas durante la introducción y/o procesamiento del material polimérico que comprende el agente de relleno mineral, tal como durante los procesos de extrusión o composición.

Como resultado de la presencia de tales volátiles, puede ser difícil preparar una fibra, filamento, película, hilo y/o película respirable libre de vacíos que lleven a superficies no homogéneas y así a una degradación de la calidad del producto polimérico final que comprende tal material de relleno. Además, los volátiles pueden llevar a una reducción en la resistencia a la tensión o al desgarramiento de tal fibra, filamento, películas, hilo y/o películas respirables, y puede degradar sus aspectos visibles, en particular su uniformidad visible. Adicionalmente, los volátiles pueden generar formación excesiva de espuma del fundido de polímero relleno con mineral durante una etapa de composición, produciendo una acumulación de producto indeseada en la extracción por vacío y por lo tanto, forzando una velocidad de salida reducida.

Tales materiales de relleno que contienen carbonato de calcio tratados están descritos en un cierto número de documentos. Por ejemplo, la WO 00/20336 se relaciona con un carbonato de calcio natural ultrafino, el cual puede ser tratado opcionalmente con uno o varios ácidos grasos o una o varias sales o mezclas de los mismos, y que se utiliza como un regulador de la reología para composiciones poliméricas.

De la misma manera, la US 4, 407, 986 se relaciona con un carbonato de calcio precipitado que es tratado en superficie con un dispersante que puede incluir ácidos alifáticos superiores y sus sales metálicas con el fin de limitar la adición de aditivos lubricantes cuando se teje este carbonato de calcio con polipropileno

cristalino y para evitar la formación de agregados de carbonato de calcio que limiten la resistencia al impacto del polipropileno.

En la EP 0325114, se relaciona con composiciones para sellamientos no curvados para vehículos a motor con base en cloruro de polivinilo las cuales tienen propiedades reológicas y de adhesión mejoradas. El Ejemplo 7 divulga una mezcla de una sal de amonio de ácido 12-hidroxiesteárico en combinación con un ácido graso (en una relación en peso de 1:1) utilizado para tratar un agente de relleno mineral.

La WO 03/082966 se relaciona con una composición enlazable por cruzamiento y/o de nanorelleno enlazado por cruzamiento la cual, en realizaciones opcionales, puede incluir adicionalmente agentes de relleno que pueden o no pueden ser recubiertos con ácido esteárico, estearato, silano, siloxano y/o titanato. Tales composiciones de nanorellenos son utilizadas para incrementar las propiedades de barrera, resistencia y temperaturas de distorsión por calor, haciéndolas útiles en aplicaciones médicas, automotrices, eléctricas, de construcción y alimentos.

La US 2002/0102404 describe partículas de carbonato de calcio dispensables recubiertas en su superficie con una combinación de ácidos carboxílicos alifáticos saturados y no saturados y sales de los mismos junto con un compuesto orgánico tal como éster ftálico, los cuales son utilizados en composiciones adhesivas para mejorar la estabilidad de la viscosidad y las propiedades de adhesión.

Además, la US 2002/0102404 describe partículas de carbonato de calcio que están recubiertas en la superficie con (1) una mezcla de ácidos grasos que comprende (1A) al menos uno de ácidos grasos saturados y sales de los mismos y (1B) al menos uno de ácidos grasos insaturados y sales de los mismos, siendo la relación en peso (1A) : (1B) del rango de 30:70 a 70:30, y (2) un compuesto orgánico tal como un éster ftálico.

La reivindicación 11 de la WO 92/02587 indica que una solución de una sal de sodio saponificada de al menos un ácido graso insaturado de peso molecular alto o una combinación de al menos un ácido graso insaturado de peso molecular alto y al menos un ácido graso insaturado de peso molecular alto puede ser agregada a una suspensión precalentada de carbonato de calcio precipitado, para producir finalmente un nivel deseado de recubrimiento con ácido graso sobre el carbonato de calcio antes de proceder con etapas del proceso posteriores.

El resumen de la JP 54162746 divulga una composición que comprende cantidades relativas dadas de una resina rígida de cloruro de vinilo, carbonato de calcio coloidal tratado con ácidos grasos, y estearato de bario utilizado con el fin de mejorar la estabilidad al calor de la composición de cloruro de vinilo.

La US 4, 520, 073 describe materiales de relleno minerales con recubrimientos hidrófobos mejorados preparados por recubrimiento a presión de materiales porosos utilizando vapor como vehículo para el material de recubrimiento. Tal material de recubrimiento puede ser seleccionado, entre otras opciones, a partir de ácidos grasos de cadena alifática larga y sus sales.

La WO 01/32787 describe un producto de material de carbonato de un metal alcalinotérreo en partículas el cual tiene sobre sus partículas un recubrimiento de un material hidrófobo que comprende una composición formada de (a) un primer componente el cual comprende el producto de reacción de un carbonato de un metal alcalinotérreo y al menos un ácido carboxílico alifático dado y (b) un segundo componente... [Seguir leyendo]

1. Una composición polimérica que comprende a) al menos una resina polimérica, y b) de 0.1 a 95% en peso, con base en el peso total de la composición polimérica, de al menos un material mineral blanco reactivo en superficie, en donde al menos un material mineral blanco reactivo en superficie i) comprende partículas que contienen material mineral blanco reactivo en superficie con un tamaño de partícula medio en peso d50 de 7.5 µm, y que tienen una solubilidad en agua a 20°C (± 2°C) de menos de 0.1% en peso, con base en el peso total seco de las partículas que contienen material mineral blanco reactivo en superficie, ii) tiene una susceptibilidad de toma de humedad de 0.8mg/g, iii) tiene una temperatura de aparición de volátiles de 250°C, y iv) tiene una hidrofilicidad de menos de 8:2 de relación volumétrica de agua:etanol medida a +23°C (± 2°C) con el método de sedimentación, en donde el al menos un material mineral blanco reactivo en superficie que comprende sobre al menos una parte de la superficie de las partículas que contienen material mineral blanco reactivo en superficie una mezcla de ésteres de ácido fosfórico de uno o más monoésteres de ácido fosfórico y productos de reacción salinos de los mismos y uno o más diésteres de ácido fosfórico y los productos de reacción salinos de los mismos, en donde la relación molar del uno o más monoésteres de ácido fosfórico y los productos de reacción salinos de los mismos con respecto al uno o más diésteres del ácido fosfórico y los productos de reacción salinos de los mismos en la mezcla de ésteres de ácido fosfórico va de 1:1 a 1:100 y en donde el al menos un material mineral blanco reactivo en superficie comprende la mezcla de ésteres de ácido fosfórico en una cantidad de al menos 0, 1% en peso, con base en el peso total seco del al menos un material mineral blanco reactivo en superficie.

2. La composición polimérica de acuerdo con la reivindicación 1, en donde las partículas que contienen material mineral blanco reactivo en superficie del al menos un material mineral blanco reactivo en superficie que tienen una brillantez de al menos 70%, según se mide de acuerdo con DIN 53163, preferiblemente las partículas que contienen material mineral blanco reactivo en superficie del al menos un material mineral blanco reactivo en superficie son partículas que contienen carbonato de calcio, más preferiblemente que contienen carbonato de calcio del al menos un material mineral blanco reactivo en superficie son seleccionan de entre carbonato de calcio triturado (GCC ) , carbonato de calcio precipitado (PCC) y mezclas de los mismos.

3. La composición polimérica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde al menos un material mineral blanco reactivo en superficie comprende

i) partículas que contienen material mineral blanco reactivo en superficie en una cantidad de 90% en peso, preferiblemente de 95 % en peso, y lo más preferiblemente de 97.5% en peso, con base en el peso total seco del el al menos un material mineral blanco reactivo en superficie, y/o ii) la mezcla ésteres de ácido fosfórico en una cantidad de 0.1 a 5% en peso, preferiblemente de 0.2 a 3% en peso y lo más preferiblemente de 0.3 a 2% en peso, con base en el peso seco total del el al menos un material mineral blanco reactivo en superficie.

4. La composición polimérica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la relación molar del uno o más monoésteres del ácido fosfórico y los productos de reacción salinos de los mismos con respecto al uno o más diésteres del ácido fosfórico y productos de reacción salinos de los mismos en la mezcla de ésteres de ácido fosfórico va de 1:1.1 a 1:80, preferentemente de 1:1.1 a 1:60, más preferiblemente de 1:1.1 a 1:40, incluso más preferiblemente de 1:1.1 a 1:20 y lo más preferiblemente de 1 :1.1 a 1:10.

5. La composición polimérica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la mezcla de ésteres del ácido fosfórico comprende adicionalmente uno o más triésteres del ácido fosfórico y/o ácido fosfórico y los productos de reacción salinos de los mismos.

6. La composición polimérica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde

i) el uno o más monoésteres de ácido fosfórico consisten de una molécula de ácido o ion fosfórico monoesterificado con una molécula de alcohol seleccionada de alcoholes alifáticos o aromáticos, ramificados o lineales, insaturados o saturados, que tienen una cantidad total de átomos de carbono de C6 a C30, preferiblemente de C8 a C22, más preferiblemente de C8 a C20 y lo más preferiblemente de C8 a C18 en el sustituyente alcohol, y/o ii) el uno o más diésteres de ácido fosfórico consisten de una molécula de ácido o-fosfórico diesterificada con dos moléculas de alcohol seleccionadas de el mismo o diferentes alcoholes grasos alifáticos o aromáticos, ramificados o lineales, insaturados o saturados que tienen una cantidad total de átomos de carbono de C6 a C30, preferiblemente de C8 a C22, más preferiblemente de C8 a C20 y lo más preferiblemente de C8 a C18 en el sustituyente alcohol, y/o iii) el uno o más triésteres de ácido fosfórico consiste de una molécula de ácido o-fosfórico triesterificado con tres moléculas de alcohol seleccionadas del mismo o diferentes alcoholes grasos alifáticos o aromáticos, ramificados o lineales, insaturados o saturados que tienen una cantidad total de átomos de carbono de C6 a C30, preferiblemente de C8 a C22, más preferiblemente de C8 a C20 y lo más preferiblemente de C8 a C18 en el sustituyente alcohol.

7. La composición polimérica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la mezcla de éster de ácido fosfórico comprende productos de reacción salinos tales como una o más sales de estroncio, calcio, magnesio y/o aluminio de monoésteres del ácido fosfórico y una o más sales de estroncio, calcio, magnesio y/o aluminio de diésteres del ácido fosfórico y opcionalmente una o más sales de estroncio, calcio, magnesio y/o aluminio de ácido fosfórico.

8. La composición polimérica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en donde la al menos una resina polimérica es al menos un polímero termoplástico, preferiblemente un polímero termoplástico seleccionado del grupo que comprende homopolímeros y/o copolímeros de poliolefinas, poliamidas, polímeros que contienen halógenos y/o poliésteres.

9. Un proceso para la preparación de un material mineral blanco reactivo en superficie tal como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, comprendiendo el proceso las etapas de:

(a) Proveer partículas que contienen material mineral blanco reactivo en superficie que tienen un tamaño medio de partícula en peso d50 7, 5µm, y con una solubilidad en agua a 20°C (±2°C) de menos de 0, 1 en peso con base en el peso seco total de las partículas que contienen material mineral blanco reactivo en superficie, tal como se define en una cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2;

(b) proveer una mezcla de esteres de ácido fosfórico que comprende uno o más monoésteres de ácido fosfórico y uno o más diésteres de ácido fosfórico, y opcionalmente uno o más triésteres de ácido fosfórico y/o ácido fosfórico, en donde la relación molar de uno o más de monoésteres del ácido fosfórico con respecto al uno o más diésteres del ácido fosfórico en la mezcla de esteres de ácido fosfórico va de 1: 1 a 1: 100;

(c) se ponen en contacto dichas partículas que contienen material mineral blanco reactivo en superficie de la etapa (a) , en una o más etapas, con la mezcla de éster de ácido fosfórico de la etapa (b) de tal manera que una mezcla de éster de ácido fosfórico que comprende uno o más monoésteres de ácido fosfórico y productos de reacción salinos de los mismos y uno o más diésteres del ácido fosfórico y los productos de reacción salinos del mismos y opcionalmente uno o más triésteres del ácido fosfórico y/o ácido fosfórico y los productos de reacción salinos de los mismos se forma sobre al menos una parte de la superficie de dichas partículas que contienen material mineral blanco reactivo en superficie de la etapa (a) ;

En donde, antes y/o durante la etapa (c) , la temperatura es ajustada de tal manera que la mezcla de esteres de ácido fosfórico de la etapa (b) es líquida.

10. El proceso de acuerdo con la reivindicación 9, en donde el contacto de las partículas que contienen material mineral blanco reactivo en superficie con la mezcla de ésteres de ácido fosfórico de acuerdo con la etapa (c) se lleva a cabo a una temperatura de 20 a 200°C, preferiblemente de 90 a 200°C, más preferiblemente de 100 a 150°C y lo más preferiblemente de 110 a 130°C.

11. El proceso de acuerdo con la reivindicación 9 o 10, en donde

i) el uno o más monoésteres de ácido fosfórico consisten de una molécula de ácido o-fosfórico mono esterificada con un alcohol seleccionado de alcoholes alifáticos o aromáticos, ramificados o lineales, insaturados o saturados que tienen una cantidad total de átomos de carbono de C6 a C30, preferiblemente de C8 a C22, más preferiblemente de C8 a C20 y lo más preferiblemente de C8 a C18 en el sustituyente alcohol, y/o 36

ii) el uno o más diésteres del ácido fosfórico consisten de una molécula de ácido o-fosfórico diesterificada con dos moléculas de alcohol seleccionadas del mismo o diferentes alcoholes grasos alifáticos o aromáticos, ramificados o lineales, insaturados o saturados que tienen una cantidad total de átomos de carbono de C6 a C30, preferiblemente de C8 a C22, más preferiblemente de C8 a C20 y lo más preferiblemente de C8 a C18 en el sustituyente alcohol y/o iii) el uno o más la triésteres del ácido fosfórico consisten de una molécula de ácido o-fosfóricotriesterificada con tres moléculas de alcohol seleccionadas del mismo o diferentes alcoholes grasos alifáticos o aromáticos, ramificados o lineales, insaturados o saturados que tienen una cantidad total de átomos de carbono de C6 a C30, preferiblemente de C8 a C22, más preferiblemente de C8 a C20 y lo más preferiblemente de C8 a C18 en el sustituyente alcohol.

12. Un método para preparar una fibra y/o filamento y/o película y/o hilo y/o película respirable que comprende al menos las etapas de:

a) proveer la composición polimérica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, y b) someter la composición polimérica de la etapa a) a condiciones bajo las cuales dicha composición polimérica es convertida en una fibra y/o filamento y/o película y/o hilo y/o película respirable.

13. Material mineral blanco reactivo en superficie, obtenible por el proceso de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 9 a 11.

14. Una fibra y/o filamento y/o película y/o hilo y/o película respirable que comprende la composición polimérica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 y/o el material mineral blanco reactivo en superficie de acuerdo con la reivindicación 13.

15. Artículo que comprende la composición polimérica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 y/o el material mineral blanco reactivo en superficie de acuerdo con la reivindicación 13 y/o la fibra y/o filamento y/o película y/o hilo y/o película respirable de acuerdo con la reivindicación 14, en donde el artículo es seleccionado del grupo que comprende productos de higiene, productos médicos y para cuidado de la salud, productos para filtración, productos geotextiles, productos para la agricultura y horticultura, vestimenta, productos de calzado y equipaje, productos domésticos e industriales, productos de empaque o productos para la construcción y similares.

16. Uso de una mezcla de ésteres de ácido fosfórico como se define en la reivindicación 9 para hacer disminuir la hidrofilicidad y/o la susceptibilidad de toma de humedad de las partículas que contienen material mineral blanco reactivo en superficie.