Procedimiento para preparar partículas de pigmento autoaglutinantes.

Procedimiento para preparar partículas de pigmento autoaglutinantes que comprende las siguientes etapas:

a) proporcionar una suspensión acuosa de material de pigmento mineral;

b) proporcionar al menos un aglutinante polimérico, en el que el aglutinante comprende al menos una carboximetilcelulosa que tiene un grado de carboxilación en el intervalo de 0,4 a 2,0 y que tiene una viscosidad intrínseca en el intervalo de 3 a 300 ml/g;

c) mezclar el aglutinante de la etapa b) con la suspensión acuosa de material de pigmento mineral de la etapa a) y ajustar el contenido en sólidos de la suspensión obtenida para que sea de desde el 45 hasta el 80% en peso, basándose en el peso total de la suspensión;

d) moler la suspensión acuosa de material mineral de la etapa c),

en el que en la etapa c) se añade el aglutinante a la suspensión acuosa de pigmento mineral en una cantidad de desde el 0,1 hasta el 10,0% en peso, basándose en el peso total de la suspensión.

Procedimiento para preparar partículas de pigmento autoaglutinantes Los aglutinantes y materiales minerales están entre los principales constituyentes de las pinturas y de colorantes de revestimientos de papel. Los primeros, en general a base de látex y en forma de suspensiones o dispersiones acuosas, proporcionan la adhesión necesaria a un soporte y la cohesión entre los elementos que forman los artículos que van a producirse, tales como pintura o papel pero también tales como fertilizantes agrícolas. Los últimos, comúnmente carbonato de calcio, pueden proporcionar mejoras, por ejemplo, en la calidad del papel y la pintura y en las propiedades agrícolas, en particular en relación con sus propiedades ópticas.

En el documento US 5 708 162 se divulgan éteres de polisacáridos de bajo peso molecular que se pueden utilizar como aglutinantes en las industrias del papel, textiles y de impresión. Estos aglutinantes se obtienen mediante degradación oxidativa de éteres de polisacáridos de relativamente alto peso molecular con un perborato o una mezcla de perborato y activador de perborato.

En la industria se conoce el concepto de partículas de pigmento autoaglutinantes: se refiere a partículas sólidas, diferenciadas, formadas por material mineral y aglutinante, que están íntimamente unidos entre sí. Las fuerzas de cohesión internas son tales como para proporcionar a las partículas de pigmento autoaglutinantes una excelente estabilidad mecánica. Tales partículas pueden implementarse directamente en una variedad de aplicaciones.

La implementación de partículas de pigmento autoaglutinantes evita las dificultades logísticas de la manipulación de materiales minerales y aglutinantes por separado, y además evita las interacciones físicas y químicas no deseadas desarrolladas en mezclas comparables de minerales y aglutinantes.

Las partículas de pigmento autoaglutinantes se preparan mediante un procedimiento que implementa al menos una etapa de molienda de materiales minerales en presencia de aglutinante, en el que la molienda se refiere a una operación que conduce a una reducción del tamaño de partícula; los materiales minerales en las partículas de pigmento autoaglutinantes tienen un diámetro menor que el material mineral inicial utilizado para producirlas. Tales partículas de pigmento autoaglutinantes se describen en varios documentos, incluyendo los documentos WO 2006/008657, WO 2006/128814 y WO 2008/139292.

Sin embargo, los procedimientos para preparar partículas de pigmento mineral autoaglutinantes conocidos en la técnica se limitan a la preparación o la molienda conjunta de suspensiones que tienen un bajo contenido en sólidos. Las suspensiones con alto contenido en sólidos sólo pueden procesarse si se añaden dispersantes correspondientes tal como se menciona, por ejemplo, en el documento EP 1 747 252, que se refiere a un método para producir cargas inorgánicas modificadas en superficie o pigmentos de un tamaño de partícula deseado. Dicho método se caracteriza porque se muelen suspensiones espesas de carga o pigmento, de cargas o pigmentos inorgánicos, hasta el tamaño de partícula deseado, bajo la acción de fuerzas compresivas y de cizallamiento que utilizan dispersiones poliméricas en combinación con adyuvantes de molienda y/o agentes dispersantes.

Sin embargo, la adición de dispersante afecta, entre otras cosas, a la adsorción del aglutinante en las partículas durante la molienda conjunta. La preparación de suspensiones con bajo contenido en sólidos tiene la desventaja de que tiene que aumentarse la concentración del producto de la molienda obtenido antes de enviarse a otras instalaciones para su procesamiento adicional. Durante la etapa de aumento de la concentración, que requiere mucho tiempo y energía, se observa con mucha frecuencia una pérdida no deseada de aglutinante polimérico y, además, se forman aglomerados no deseados. Además, con frecuencia los procedimientos de la técnica anterior conducen a una suspensión que tiene un alto contenido en compuestos orgánicos total de la fase acuosa de la suspensión molida.

En vista de lo anterior, la mejora del procedimiento de producción de partículas de pigmento autoaglutinantes sigue siendo de interés para el experto. Sería especialmente deseable proporcionar un procedimiento para obtener partículas de pigmento mineral autoaglutinantes que pueda aplicarse a suspensiones de pigmento mineral que tienen un alto contenido en sólidos, evitando de ese modo una etapa de aumento de la concentración que consume mucho tiempo y energía, y, por ejemplo, la formación de cantidades significativas de aglomerados no deseados.

Los objetivos anteriores y otros se resuelven mediante el contenido tal como se define en el presente documento en las reivindicaciones independientes.

Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un procedimiento para preparar partículas de pigmento autoaglutinantes, comprendiendo el procedimiento las siguientes etapas:

a) proporcionar una suspensión acuosa de material de pigmento mineral;

b) proporcionar al menos un aglutinante polimérico, en el que el aglutinante comprende al menos una carboximetilcelulosa que tiene un grado de carboxilación en el intervalo de 0, 4 a 2, 0 y que tiene una viscosidad intrínseca en el intervalo de 3 a 300 ml/g;

c) mezclar el aglutinante de la etapa b) con la suspensión acuosa de material de pigmento mineral de la etapa a) ; y ajustar el contenido en sólidos de la suspensión obtenida para que sea de desde el 45 hasta el 80% en peso, basándose en el peso total de la suspensión;

d) moler la suspensión acuosa de material mineral de la etapa c) en donde en la etapa c) el aglutinante se añade a la suspensión acuosa de pigmento mineral en una cantidad desde el 0.1 hasta el 10.0 % en peso, basándose en el peso total de la suspensión Los inventores de la presente invención encontraron que es posible preparar partículas de pigmento autoaglutinantes directamente en una suspensión con alto contenido en sólidos del pigmento mineral. Esto se logra proporcionando, en una primera etapa, una suspensión acuosa de material de pigmento mineral. Además, se proporciona un aglutinante específico. El aglutinante se añade a la suspensión acuosa de material de pigmento mineral en una cantidad desde el 0.1 hasta el 10.0% en peso, basándose en el peso total de la suspensión, y se mezcla con la suspensión acuosa de material de pigmento mineral. Tras ajustar la suspensión hasta un alto contenido en sólido de desde el 45 hasta el 80% en peso, basándose en el peso total de la suspensión, la suspensión se muele para obtener partículas de pigmento autoaglutinantes del tamaño de partícula deseado.

Según un segundo aspecto, la presente invención se refiere a una suspensión de partículas de pigmento autoaglutinantes que puede obtenerse mediante el procedimiento según la presente invención.

Otro aspecto de la presente invención se refiere al uso de la suspensión de partículas de pigmento autoaglutinantes inventiva en aplicaciones de papel, plásticos, pintura, hormigón y/o agricultura.

Las realizaciones ventajosas del método inventivo se definen en las reivindicaciones dependientes correspondientes.

Según una realización, en la etapa c) , el aglutinante se añade a la suspensión acuosa de pigmento mineral en una cantidad desde el 0, 2 al 5 % en peso, preferiblemente del 0, 25 al 3, 0% en peso, basándose en el peso total de la suspensión. Según otra realización, el aglutinante está en forma de una disolución o un material seco, preferiblemente en forma de una disolución acuosa que tiene una concentración de aglutinante de desde el 1 hasta el 70% en peso, preferiblemente desde el 2 hasta el 55% en peso, más preferiblemente desde el 5 hasta el 50% en peso y lo más preferiblemente desde el 30 hasta el 50% en peso, basándose en el peso total de la disolución.

Según una realización, el aglutinante sólo consiste en al menos una carboximetilcelulosa. Según otra realización, el aglutinante está compuesto por una mezcla de dos o más tipos de carboximetilcelulosas, en el que al menos una tiene un grado de carboxilación en el intervalo de 0, 4 a 2, 0 y una viscosidad intrínseca en el intervalo de 3 a 300 ml/g.

Según una realización, el contenido en sólidos se ajusta para que sea desde el 50 hasta el 80% en peso, más preferiblemente del 60 al 79% en peso, lo más preferiblemente del 65 al 78% en peso, basándose en el peso total de la suspensión.

Según una realización, los grupos carboxílicos de la al menos una carboximetilcelulosa se neutralizan al menos parcialmente añadiendo a la suspensión acuosa de material de pigmento mineral, antes o... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para preparar partículas de pigmento autoaglutinantes que comprende las siguientes etapas:

a) proporcionar una suspensión acuosa de material de pigmento mineral;

b) proporcionar al menos un aglutinante polimérico, en el que el aglutinante comprende al menos una carboximetilcelulosa que tiene un grado de carboxilación en el intervalo de 0, 4 a 2, 0 y que tiene una viscosidad intrínseca en el intervalo de 3 a 300 ml/g;

c) mezclar el aglutinante de la etapa b) con la suspensión acuosa de material de pigmento mineral de la etapa a) y ajustar el contenido en sólidos de la suspensión obtenida para que sea de desde el 45 hasta el 80% en peso, basándose en el peso total de la suspensión;

d) moler la suspensión acuosa de material mineral de la etapa c) , en el que en la etapa c) se añade el aglutinante a la suspensión acuosa de pigmento mineral en una cantidad de desde el 0, 1 hasta el 10, 0% en peso, basándose en el peso total de la suspensión.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el que en la etapa c) se añade el aglutinante a la suspensión acuosa de pigmento mineral en una cantidad de desde el 0, 2 hasta el 5% en peso, preferiblemente del 0, 25 al 3, 0% en peso, basándose en el peso total de la suspensión.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 o 2, en el que el aglutinante está forma de una disolución o de un material seco, preferiblemente en forma de una disolución acuosa que tiene una concentración de aglutinante de desde el 1 hasta el 70% en peso, preferiblemente desde el 2 hasta el 55% en peso, más preferiblemente desde el 5 hasta el 50% en peso y lo más preferiblemente desde el 30 hasta el 50% en peso, basándose en el peso total de la disolución.

4. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el aglutinante sólo consiste en al menos una carboximetilcelulosa.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el aglutinante está compuesto por una mezcla de dos o más tipos de carboximetilcelulosa, en el que al menos una tiene un grado de carboxilación en el intervalo de 0, 4 a 2, 0 y una viscosidad intrínseca en el intervalo de 3 a 300 ml/g.

6. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el contenido en sólidos se ajusta para que sea de desde el 50 hasta el 80% en peso, más preferiblemente del 60 al 79% en peso, lo más preferiblemente del 65 al 78% en peso, basándose en el peso total de la suspensión.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que los grupos carboxílicos de la al menos una carboximetilcelulosa se neutralizan al menos parcialmente añadiendo a la suspensión acuosa de material de pigmento mineral, antes o durante la etapa de molienda d) , uno o más cationes polivalentes, en el que los cationes polivalentes se seleccionan preferiblemente de Sr2+, Ca2+ o Mg2+ y lo más preferiblemente de Ca2+ añadido en forma de Ca (OH) 2 en suspensión y/o disolución.

8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que los grupos carboxílicos de la al menos una carboximetilcelulosa se neutralizan al menos parcialmente añadiendo a la suspensión acuosa de material de pigmento mineral, antes o durante la etapa de molienda d) , uno o más cationes polivalentes, formados in situ, añadiendo un ácido, preferiblemente H3PO4, o sal reactiva ácida tal como Na2HPO4, preferiblemente CaHPO4.

9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que los grupos carboxílicos de la al menos una carboximetilcelulosa se neutralizan al menos parcialmente añadiendo a la suspensión acuosa de material de pigmento mineral, antes o durante la etapa de molienda d) , uno o más cationes monovalentes, en el que los cationes monovalentes se seleccionan preferiblemente de Li+, Na+ o K+.

10. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que los grupos carboxílicos de la al menos una carboximetilcelulosa se neutralizan al menos parcialmente añadiendo a la suspensión acuosa de material de pigmento mineral, antes o durante la etapa de molienda d) , una combinación de uno o más cationes polivalentes y uno o más cationes monovalentes, en el que los cationes polivalentes se seleccionan preferiblemente de Sr2+, Ca2+ o Mg2+ y lo más preferiblemente de Ca2+ añadido en forma de Ca (OH) 2 en suspensión y/o disolución, y en el que los cationes monovalentes se seleccionan preferiblemente de Li+, Na+ o K+.

11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que se lleva a cabo la etapa de molienda d) hasta que la fracción de partículas de pigmento autoaglutinantes que tienen un tamaño de partícula inferior a 1 µm sea superior al 5% en peso, preferiblemente superior al 20% en peso, más preferiblemente superior

al 60% en peso, más preferiblemente superior al 75% en peso y lo más preferiblemente superior al 85% en peso, basándose en el peso total de las partículas de pigmento.

12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, en el que antes o durante o después de las etapas c) y/o d) se añade un agente dispersante.

13. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 12, en el que dicho material de pigmento mineral se selecciona de carbonato de calcio, minerales que contienen carbonato de calcio, cargas a base de carbonatos mixtos, o mezclas de los mismos, y en el que los minerales que contienen carbonato de calcio comprenden preferiblemente dolomita, y las cargas a base de carbonatos mixtos se seleccionan preferiblemente de calcio asociado con magnesio, arcilla, talco, mezclas de talco-carbonato de calcio, mezclas de carbonato de calcio-caolín o mezclas de carbonato de calcio natural con hidróxido de aluminio, mica o con fibras sintéticas o naturales o coestructuras de minerales, preferiblemente coestructuras de talco-carbonato de calcio o talco-dióxido de titanio o carbonato de calcio-dióxido de titanio.

14. Procedimiento según la reivindicación 13, en el que el carbonato de calcio es un carbonato de calcio natural molido, un carbonato de calcio precipitado, un carbonato de calcio modificado o una mezcla de los mismos.

15. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, en el que el grado de carboxilación de la al menos una carboximetilcelulosa está en el intervalo de 0, 4 a 2, 0, de 0, 5 a 1, 8, de 0, 6 a 1, 6 o de 0, 7 a 1, 5.

16. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15, en el que la viscosidad intrínseca de la al menos una carboximetilcelulosa está en el intervalo de 5 a 250 ml/g, preferiblemente de 5 a 220 ml/g y más preferiblemente de 10 a 200 ml/g.

17. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en el que la al menos una carboximetilcelulosa tiene un grado de carboxilación de 1 o más y una viscosidad intrínseca en el intervalo de 5 a 250 ml/g, preferiblemente de 5 a 150 ml/g y más preferiblemente 10 a 100 ml/g.

18. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16, en el que la al menos una carboximetilcelulosa tiene un grado de carboxilación inferior a 1 y una viscosidad intrínseca en el intervalo de 5 a 70 ml/g, preferiblemente de 5 a 50 ml/g y más preferiblemente de 10 a 30 ml/g.

19. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 18, en el que la viscosidad intrínseca de la carboximetilcelulosa proporcionada en la etapa b) se ajusta mediante la adición de al menos peróxido de hidrógeno, opcionalmente en presencia de un peróxido alcalino, en de dos a cinco etapas.

20. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, en el que la etapa de molienda d) se lleva a cabo a una temperatura de desde 30 hasta 110ºC, preferiblemente desde 55 hasta 105ºC.

21. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 20, en el que la etapa de molienda d) se lleva a cabo por lotes o de manera continua, preferiblemente de manera continua.

22. Suspensión de partículas de pigmento autoaglutinantes, que puede obtenerse mediante el procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 21.

23. Uso de la suspensión de partículas de pigmento autoaglutinantes según la reivindicación 22, en aplicaciones de papel, plásticos, pintura, hormigón y/o agricultura.

24. Uso según la reivindicación 23, en el que la suspensión de partículas de pigmento autoaglutinantes se usa en un procedimiento de acabado en húmedo de una máquina de papel, en aplicaciones de revestimiento y/o papel de cigarrillos, o como soporte para impresión en huecograbado y/u offset y/o digital.

25. Uso según la reivindicación 23, en el que la suspensión de partículas de pigmento autoaglutinantes se usa para reducir la exposición a la luz solar y a los rayos UV de hojas de plantas.