ES2248885T3 - Utilizacion de sales de acidos poliasparticos como agentes auxiliares de trituracion y la suspension acuosa de materiales minerales. - Google Patents

Utilizacion de sales de acidos poliasparticos como agentes auxiliares de trituracion y la suspension acuosa de materiales minerales.

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Abstract

UTILIZACION DE SALES DE ACIDOS POLIASPARTICOS COMO AGENTES AUXILIARES DE TRITURADO A FIN DE OBTENER SUSPENSIONES ACUOSAS DE MATERIAS MINERALES AFINADAS, BOMBEABLES, QUE NO SEDIMENTEN Y ALTAMENTE CONCENTRADAS EN DICHAS MATERIAS MINERALES. PROCEDIMIENTO DE TRITURADO QUE APLICA DICHO AGENTE. SUSPENSIONES ACUOSAS DE MATERIAS MINERALES OBTENIDAS Y SUS APLICACIONES EN EL CAMPO DEL PAPEL.

Description

Utilización de sales de ácidos poliaspárticos como agentes auxiliares de trituración y la suspensión acuosa de materiales minerales.
La presente invención se refiere a la utilización de las sales de los ácidos poliaspárticos como agente auxiliar de trituración de materias minerales en suspensión acuosa.
La presente invención se refiere igualmente al procedimiento de trituración que aplica las sales de los ácidos poliaspárticos como agente auxiliar de trituración de materias minerales en suspensión acuosa.
La presente invención se refiere finalmente a las suspensiones acuosas minerales refinadas que contienen dicho agente y destinadas a aplicaciones pigmentarias en el campo de la industrial del papel.
El experto en la técnica, para poder utilizar estas suspensiones minerales acuosas en el campo pigmentario, debe transformarlas por trituración en una suspensión acuosa de gran finura cuyos granos constitutivos tienen la menor dimensión posible, es decir, inferior a algunos micrómetros.
Al mismo tiempo, tales suspensiones deben disponer de una viscosidad Brookfield que tiene un valor que permite evitar todo riesgo de sedimentación o de depósito masivo de las partículas de materias minerales que hace de este modo posible una fácil manipulación de la parte del usuario a pesar de almacenamiento durante varios días en cubas sin agitación. Además, estas suspensiones deben tener el mayor contenido posible de material mineral para, de este modo, reducir los costes de producción y de transporte inherentes a la cantidad de agua presente.
Pero la obtención de tales suspensiones ideales, que reúnen todas estas calidades fundamentales, plantea al experto en la técnica, problemas durante operaciones de trituración en medio acuoso, es decir, operaciones de reducción de la dimensión de las partículas de las sustancias minerales y de aumento de su superficie específica.
Hay que resaltar que esto problemas, debidos a la extrema finura de las partículas y encontrados durante operaciones de trituración en medio acuoso y con fuerte concentración de materia mineral, tales como por ejemplo, el aumento rápido de la viscosidad, pueden desembocar en el depósito masivo de las suspensiones en las cubas de almacenamiento o también al bloqueo de los trituradores, y no se encuentran en operaciones de desagregación cuyo objeto es la puesta en suspensión en agua de las materias minerales sin cambio de la dimensión de las partículas constitutivas de dichos materias.
De este modo, desde hace ya mucho tiempo, se conoce bien la utilización como agente de trituración de los polímeros hidrosolubles con base de ácido poliacrílico o de sus derivados (EP 0 100 947, EP 0 542 643, EP 0 542 644) para proporcionar suspensiones minerales acuosas que responden a los criterios de calidad anteriormente mencionados.
Pero estos diversos tipos de agentes de trituración bien conocidos por el experto en la técnica tienen el inconveniente de ser poco biodegradables.
Hasta hoy el experto en la técnica no disponía de soluciones satisfactorias para resolver este problema de aplicación de agente auxiliar de trituración de sustancias minerales que le permiten obtener suspensiones acuosas de sustancias minerales refinadas, muy concentradas en materias minerales, que no sedimentan a la vez que son bombeables y que responden a las preocupaciones de protección del medioambiente.
Después de numerosas investigaciones el Solicitante ha descubierto actualmente que la utilización de sales de ácidos poliaspárticos como agente auxiliar de trituración permite resolver los problemas anteriormente mencionados, concretamente permite la obtención de materias minerales a la par que aplica agentes auxiliares de trituración biodegradables. La aplicación de tales tipos de agentes abre, de este modo, una vía que parte de productos naturales, completamente nueva y diferente de la vía bien conocida de los acrílicos.
Unos documentos (WO 94/19409, WO 92/15535) revelan la utilización de sales de ácidos poliaspárticos como agente de dispersión de cargas tales como el carbonato cálcico. Pero ninguno indica la utilización de tales polímeros como agente de trituración de materias minerales en suspensión acuosa, bombeables, que no sedimentan, muy concentradas en materias secas y destinadas a la industria del papel.
Al no poder utilizar sus conocimientos de selección de peso molecular de los acrílicos, no teniendo estos ninguna relación con los de los aspárticos, el Solicitante ha descubierto actualmente que la utilización de ciertas sales de ácidos poliaspárticos de peso molecular medio en peso comprendido entre 3.500 y 25.000, preferiblemente entre 4.000 y 10.000, y de manera muy preferible entre 5.300 y 8.000 permite desembocar en suspensiones acuosas de materias minerales refinadas, bombeables, muy concentradas en materia seca y no sedimentan.
De este modo, uno de los objetivos de la invención es la utilización de las sales de los ácidos poliaspárticos como agente auxiliar de trituración con el fin de obtener suspensiones acuosas de sustancias minerales bombeables, que no sedimentan, muy concentradas en materias minerales y refinadas, es decir, suspensiones minerales bombeables, que no sedimentan, muy concentradas en materia mineral cuyos granos constitutivos tienen la dimensión más fina posible, concretamente un diámetro medio inferior a tres micrómetros, preferiblemente inferior a un micrómetro y cuya viscosidad Brookfield no aumenta más débilmente en el tiempo, es decir, hasta un valor que permite una fácil manipulación por parte del usuario a pesar de un almacenamiento durante varios días, incluso varias semanas en cubas sin agitación.
Otro objetivo de la invención es proporcionar un procedimiento de trituración en suspensión acuosa de partículas minerales que aplica las sales de los ácidos poliaspárticos seleccionados como agente auxiliar de trituración.
Un objetivo adicional de la invención es proporcionar suspensiones acuosas de materias minerales refinadas, que no sedimentan, bombeables y muy concentradas en sustancias minerales.
Estas suspensiones, según la invención, destinadas a aplicaciones pigmentarias y cuyos granos constitutivos tienen la dimensión más fina posible, es decir, un diámetro medio inferior a tres micrómetros y preferiblemente a un micrómetro, tienen una viscosidad que no aumenta más que débilmente en el tiempo, así como una fuerte concentración de materias minerales, concretamente al menos el 70% de materias minerales.
Otro objetivo de la invención se refiere a la utilización de estas suspensiones acuosas minerales refinadas, al campo de la carga masiva y del satinado del papel.
Estos objetivos se alcanzan gracias a la utilización de las sales de los ácidos poliaspárticos como agente auxiliar de trituración.
Estas sales de los ácidos poliaspárticos se obtienen particularmente por la hidrólisis y la neutralización de los productos de la condensación térmica de los ácidos aspárticos con o sin catalizador tal como por ejemplo un ácido fuerte para aumentar el peso molecular o también un ácido policarboxílico hidroxilado para reducir el peso molecular. Estas sales también se pueden obtener por tratamiento y fraccionamiento, estático o dinámico con la ayuda de uno o diversos disolventes, sales de los ácidos poliaspárticos, siendo estos ácidos poliaspárticos sintetizados por la condensación térmica de los ácidos aspárticos, ellos mismos obtenidos por un procedimiento cualquiera de síntesis conocido por el experto en la técnica, tal como por ejemplo, la síntesis enzimática a partir del almidón o también por vía química a partir de anhídrido maléico y/o ácido fumárico. Estas sales de los ácidos poliaspárticos se seleccionan entre las sales de los ácidos poliaspárticos que tienen un peso molecular medio en peso, medido por GPC en fase acuosa calibrada mediante poliacrilatos de sodio estándar comercializados por la sociedad Polymer Standards Service (Alemania), comprendidos entre 3.500 y 25.000, preferiblemente entre 4.000 y 10.000, muy preferiblemente entre 5.300 y 8.000, y se eligen también entre los poliasparatos neutralizados por al menos un agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función monovalente o por la combinación de al menos un agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función monovalente con al menos un agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función polivalente.
Para comprender mejor uno de los objetos de la invención, es deseable precisar que por agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función monovalente, el Solicitante entiende los agentes que tienen la capacidad de reaccionar con el sitio imida precursor del ácido poliaspártico, y que por agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función polivalente el Depositante entiende los agentes que tienen la capacidad de reaccionar con el número de sitios imidas precursores del ácido poliaspártico y que corresponden a la valencia del catión neutralizante. Igualmente, por ácidos poliaspárticos la Solicitante entiende los homopolímeros de los ácidos aspárticos que resultan de la policondensación térmica catalizada o no de los ácidos aspárticos (ácido L-aspártico o ácido D-aspártico o sus mezclas) o también que resultan de la aplicación del anhídrido maléico y/o del ácido fumárico. Por ácidos poliaspárticos, entiende igualmente las mezclas de homopolímeros de los ácidos aspárticos con homopolímeros del ácido acrílico o con polisuccinimida o también finalmente las mezclas de homopolímeros de los ácidos aspárticos con copolímeros del ácido acrílico con otros monómeros etilénicamente insaturados tales como, por ejemplo, ácido metacrílico, anhídrido maléico, acrilamida, metacrilamida, ácido acrilamidometilpropanosulfónico, éster fosfórico del acrilato y/o metacrilato de hidroxietilo y/o metilo o sus mezclas.
De este modo, el agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función monovalente, se elige en el grupo constituido por los compuestos que contienen cationes alcalinos, en particular el sodio y el potasio, o también el amonio, o las aminas primarias o secundarias alifáticas y/o cíclicas tales como, por ejemplo, las etanolaminas, la mono y dietilamina, o también la ciclohexilamina.
El agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función polivalente, por su parte, es elegido en el grupo constituido por los compuestos que contienen cationes divalentes alcalinotérreos, en particular magnesio y calcio, o también zinc, de igual modo que por los cationes trivalentes, en particular aluminio, o también, por algunos compuesto que contienen cationes de valencia más elevada.
La reacción de hidrólisis y de neutralización de los sitios imidas precursores de los ácidos poliaspárticos se puede obtener por combinaciones posibles entre al menos un agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función monovalente y al menos un agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función polivalente.
Entre los pares o tripletes de agentes de hidrólisis y de neutralización, es corriente utilizar pares o tripletes constituidos por un agente que dispone de una función monovalente y un agente que dispone de una función divalente o trivalente, tales como por ejemplo los pares o tripletes (Na^{+} y/o K^{+} y/o NH_{4}^{+} y Ca^{++}), (Na^{+} y/o K^{+} y/o NH_{4}^{+} y Mg^{++}), (Na^{+} y/o K^{+} y/o NH_{4}^{+} y Zn^{++}), (Na^{+} y/o K^{+} y/o NH_{4}^{+} y Al^{+++}), (Na^{+} y/o K^{+} y/o NH_{4}^{+} y amina).
Todas estas combinaciones de hidrólisis y de neutralización no se pueden limitar a algunos casos que representan la potencialidad de la invención.
Cada agente de hidrólisis y de neutralización que conduce al polímero utilizado según la invención como agente auxiliar de trituración, interviene según niveles de neutralización propios de cada función de valencia.
Según una variante, las sales de los ácidos poliaspárticos, destinados a ser utilizados según la invención como agente auxiliar de trituración pueden estar constituidos por la fracción de estas sales procedentes de los procedimientos bien conocidos de síntesis de los ácidos poliaspárticos y a continuación separados para obtener sales de los ácidos poliaspárticos cuyo peso molecular medio se sitúa entre 3.500 y 25.000, preferiblemente entre 4.000 y 10.000 y muy preferiblemente entre 5.300 y 8.000 medido por GPC en fase acuosa, calibrado mediante poliacrilatos de sodio estándar comercializados por la sociedad Polymer Standards Service (Alemania) bajo los nombres de PSS-PAA que varían de 1.800 a 2.000 gramos/mol (\upbar{Mw}). Es deseable a este nivel precisar que todos los pesos moleculares medios en peso de las sales de los ácidos poliaspárticos indicados a lo largo de toda la presente solicitud de patente están determinados por GPC en fase acuosa calibrada mediante poliacrilatos de sodio estándar comercializados por la sociedad Polymer Standards Service (Alemania) bajo los nombres PSS-PAA que varían de 1.800 a 2.000 gramos/mol (\upbar{Mw}).
De este modo, la fracción de la sal de los ácidos poliaspárticos de peso molecular medio en peso comprendido entre 3.500 y 25.000, preferiblemente entre 4.000 y 10.000 y muy preferiblemente entre 5.300 y 8.000 destinada a ser utilizada como agente auxiliar de trituración generalmente se aísla y se extrae de la solución que resulta de la hidrólisis y de la neutralización de los ácidos poliaspárticos por al menos un agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función monovalente o por la combinación de al menos un agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función monovalente con al menos un agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función polivalente bien sean estos ácidos poliaspárticos un homopolímero de los ácidos aspárticos tales como el ácido L-aspártico, el ácido D-aspártico o sus mezclas o también una mezcla de homopolímeros de los ácidos aspárticos con polisuccinimida o con homopolímeros o copolímeros del ácido acrílico.
Esta solución del polimerizado que resulta de la hidrólisis y de la neutralización es tratada según procedimientos estáticos o dinámicos conocidos por el experto e la técnica, por uno o diversos disolventes polares que pertenecen particularmente al grupo constituido por agua, metanol, etanol, propanol, isopropanol, butanoles, acetona, tetrahidrofurano o sus mezclas. A partir de ahí, se produce una separación en dos fases que se recogen y una de las cuales al menos constituye la fracción de las sales del ácido poliaspártico hidrolizado y neutralizado por al menos un agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función monovalente o por la combinación de al menos un agente de hidrólisis y de neutralización monovalente con al menos un agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función polivalente. Esta fracción tiene un peso molecular medio en peso comprendido entre 3.500 y 25.000, preferiblemente entre 4.000 y 10.000, y muy preferiblemente entre 5.300 y 8.000.
Las fases obtenidas se pueden entonces someter a destilación para eliminar el o los disolventes utilizados para el fraccionamiento. Es igualmente posible y deseable en algunos casos refinar todavía la selección de la fracción de las sales de los ácidos poliaspárticos tratando de nuevo las fases anteriormente recogidas, mediante una nueva cantidad de disolvente polar, que puede ser diferente del inicialmente utilizado, o que también puede ser una mezcla de disolventes polares. Aparecen de nuevo dos fases, una de las cuales al menos está recogida y constituye una fracción de las sales de los ácidos poliaspárticos cuyo peso molecular medio en peso se sitúa en un campo más estrecho. En la práctica, ha resultado interesante seleccionar la fracción de las sales de los ácidos poliaspárticos hidrolizados y neutralizados por al menos un agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función monovalente o por la combinación de al menos un agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función monovalente con al menos un agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función polivalente y cuyo peso molecular en peso está comprendido entre 3.500 y 25.000, preferiblemente entre 4.000 y 10.000, y muy preferiblemente entre 5.300 y 8.000.
La fase líquida que resulta en sales de los ácidos poliaspárticos se puede utilizar bajo esta forma como agente auxiliar de trituración de las sustancias minerales que hay que refinar pero también puede ser tratada por cualquier medio conocido, para eliminar esta fase y aislar las sales de los ácidos poliaspárticos en forma de un fino polvo que se puede utilizar bajo esta otra forma como agente auxiliar de trituración.
En la práctica, según la invención, la operación de trituración de la sustancia mineral consiste en refinar en partículas muy finas dicha sustancia con un cuerpo que tritura en un medio acuoso que contiene la sal de los ácidos poliaspárticos utilizado como agente auxiliar de trituración. Se forma, con la ayuda de este último, una suspensión acuosa de la sustancia mineral que hay que triturar, cuyas partículas tienen una dimensión inicial a lo sumo igual a 50 micrómetros, en una cantidad tal que la concentración de materia seca de dicha suspensiones de al menos el 70% en peso.
A la suspensión de la sustancia mineral que hay que triturar, se añade el cuerpo triturador de granulometría ventajosamente comprendida entre 0,20 milímetro y 4 milímetros. El cuerpo triturador se presenta en general bajo la forma de partículas de materiales tan diversos como el óxido de silicio, el óxido de aluminio, el óxido de zirconio o de sus mezclas así como las resinas sintéticas de gran dureza, los aceros u otros.
El cuerpo triturador se añade preferiblemente a la suspensión en una cantidad tal que la relación en peso entre este material de trituración y la sustancia mineral que hay que triturar sea de al menos 2/1, estando esta relación preferiblemente comprendida entre los límites 3/1 y 5/1.
La mezcla de la suspensión y del cuerpo triturador se somete entonces a la acción mecánica de agitación, tal como la que se produce en un triturador clásico de microelementos.
El agente auxiliar de trituración se introduce igualmente en el seno de la mezcla formada por la suspensión acuosa de sustancias minerales y por el cuerpo triturador a razón del 0,2 al 2% en peso de la fracción secada de dichos polímeros respecto de la masa seca de la sustancia mineral que hay que refinar.
El tiempo necesario para obtener una excelente finura de la sustancia mineral después de la trituración varía según la naturaleza y la cantidad de las sustancias minerales que hay que refinar y según el modo de agitación utilizado y la temperatura del medio durante la operación de trituración.
De este modo, según la invención, el procedimiento de trituración en suspensión acuosa muy concentrada en materiales minerales destinados a aplicaciones que consisten en refinar en partículas muy finas una suspensión acuosa de estos materiales minerales se caracteriza porque se utiliza como agente auxiliar para la trituración del 0,2% al 2% en peso en seco respecto del peso en seco materias minerales de las sales de los ácidos poliaspárticos de peso molecular medio en peso comprendido entre 3.500 y 25.000, preferiblemente entre 4.000 y 10.000, y muy preferiblemente entre 5.300 y 8.000.
El procedimiento de trituración según la invención se caracteriza igualmente porque la suspensión acuosa de sustancias minerales que hay que triturar comprende al menos el 70% en peso de materia seca.
Las sustancias minerales que hay que refinar según el procedimiento pueden ser de muy diversos orígenes tales como carbonato cálcico natural o sintético, dolomías, es decir, todas las sustancias minerales que deben ser trituradas para poderse utilizar en aplicaciones tales como particularmente la fabricación o el revestimiento de los papeles.
De este modo la utilización según la invención de las sales de los ácidos poliaspárticos como agente auxiliar de trituración con el objetivo de obtener por trituración suspensiones acuosas de materias minerales refinadas, es decir, de diámetro medio inferior a tres micrómetros y preferiblemente inferior a un micrómetro, bombeables, que no se sedimentan y muy concentradas en sustancias minerales se caracteriza porque dicha sal de los ácidos poliaspárticos es una sal de ácidos poliaspárticos hidrolizada y neutralizada por al menos un agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función monovalente con al menos un agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función polivalente y porque posee un peso molecular medio en peso comprendido entre 3.500 y 25.000, preferiblemente entre 4.000 y 10.000, y muy preferiblemente entre 5.300 y 8.000.
El procedimiento de trituración según la invención de las sales de los ácidos poliaspárticos como agente auxiliar de trituración con el objetivo de obtener por trituración suspensiones acuosas de materias minerales refinadas, es decir, de diámetro medio inferior a tres micrómetros y preferiblemente inferior a un micrómetro, bombeables, que no sedimentan y muy concentradas en sustancias minerales se caracteriza porque dicha sal de los ácidos poliaspárticos es una sal de ácidos poliaspárticos hidrolizada y neutralizada por al menos un agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función monovalente o por la combinación de al menos un agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función monovalente con al menos un agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función polivalente y porque posee un peso molecular medio en peso comprendido entre 3.500 y 25.000, preferiblemente entre 4.000 y 10.000, y muy preferiblemente entre 3.500 y 8.000.
Las suspensiones acuosas según la invención obtenidas por la utilización de sales de los ácidos poliaspárticos como agente auxiliar de trituración se caracterizan porque contienen del 0,2 al 2% en peso en seco respecto del peso en seco de materias minerales de una sal de los ácidos poliaspárticos y porque el diámetro medio de las partículas refinadas es inferior a tres micrómetros, preferiblemente inferior a un micrómetro y porque la concentración de materias minerales secas es de al menos el 70%.
La granulometría de las partículas de materia mineral está determinada mediante el granulómetro de rayos X Sedigraph 5100 comercializado por la sociedad Micromeritics.
El alcance y el interés de la invención se apreciarán mejor gracias a los siguientes ejemplos que en modo alguno serán limitativos.
Ejemplo 1
Este ejemplo tiene por objetivo ilustrar la utilización de diversas sales de ácidos poliaspárticos como agente auxiliar de trituración.
Con este objetivo, para cada uno de los ensayos del ejemplo, se ha preparado una suspensión acuosa con una concentración del 76% en peso de carbonato cálcico basto a partir de un carbonato cálcico natural cuyas partículas tienen una dimensión como máximo igual a 50 micrómetros procedente del yacimiento de Orgon (Francia) aplicando:
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para el ensayo nº 1 que ilustra la invención, un poliasparato neutralizado al 100% molar por sosa y de peso molecular medio en peso (\upbar{Mw}) = 5.700.
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para el ensayo nº 2 que ilustra la invención, un poliasparato neutralizado al 90% molar por sosa y al 10% molar por cal y de igual peso molecular medio en peso que el del ensayo anterior.
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para el ensayo nº 3 que ilustra la invención, un poliasparato neutralizado al 80% molar por sosa y al 20% molar por cal y de igual peso molecular medio en peso que el del ensayo nº 1.
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para el ensayo nº 4 que ilustra la invención, un poliasparato neutralizado al 75% molar por sosa y al 25% molar por cal y de igual peso molecular medio en peso que el del ensayo anterior.
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para el ensayo nº 5 que ilustra la invención, un poliasparato neutralizado al 70% molar por sosa y al 30% molar por cal y de igual peso molecular medio en peso que el del ensayo nº 1.
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para el ensayo nº 6 que ilustra la invención, un poliasparato neutralizado al 70% molar por sosa y al 30% molar por hidróxido de magnesio y de igual peso molecular medio en peso que el del ensayo nº 1.
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para el ensayo nº 7 que ilustra la invención, un poliasparato neutralizado al 65% molar por sosa y al 35% molar por cal y de igual peso molecular medio en peso que el del ensayo nº 1.
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para el ensayo nº 8 que ilustra la invención, un poliasparato neutralizado al 60% molar por sosa y al 40% molar por hidróxido de magnesio y de igual peso molecular medio en peso que el del ensayo nº 1.
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para el ensayo nº 9 que ilustra la invención, un poliasparato neutralizado al 55% molar por sosa y al 45% molar por hidróxido de magnesio y de igual peso molecular medio en peso que el del ensayo nº 1.
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para el ensayo nº 10 que ilustra la invención, un poliasparato neutralizado al 50% molar por sosa y al 50% molar por hidróxido de magnesio y de igual peso molecular medio en peso que el del ensayo nº 1.
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para el ensayo nº 11 que ilustra la invención, un poliasparato neutralizado al 45% molar por sosa y al 55% molar por hidróxido de magnesio y de igual peso molecular medio en peso que el del ensayo nº 1.
Para cada uno de los ensayos, el agente auxiliar de trituración se introduce en esta suspensión según las cantidades indicadas en la siguiente tabla, expresadas en porcentaje en peso en seco respecto de la masa de carbonato de calcio seco que hay que triturar.
La suspensión circula en un triturador del tipo Dyno-Mill con cilindro fijo e impulsor giratorio, cuyo cuerpo triturador está constituido por bolas de corindón de diámetro comprendido en el intervalo de 0,6 milímetro a 1,0 milímetro.
El volumen total ocupado por el cuerpo triturador es de 1.150 centímetros cúbicos mientras que su masa es de 2.900 g.
La cámara de trituración tiene un volumen de 1.400 centímetros cúbicos.
La velocidad circunferencial del triturador es de 10 metros por segundo.
La suspensión del carbonato cálcico se recicla a razón de 18 litros por hora.
La salida del triturador Dyno-Mill está provista con un separador de mallas de 200 micrones que permite separar la suspensión que resulta de la trituración y del cuerpo triturador. La temperatura durante cada ensayo de trituración se mantiene aproximadamente a 60ºC.
Al final de la trituración (T0), se recupera en un frasco una muestra de la suspensión pigmentaria, de la cual el 80% de las partículas tienen una dimensión inferior a un micrómetro, y se mide la viscosidad con la ayuda de un viscómetro Brookfield de tipo RVT, a una temperatura de 20ºC y viscosidades de rotación de 10 revoluciones por minuto y 100 revoluciones por minuto con el móvil adecuado.
Después de un tiempo de 8 días en el frasco, la viscosidad de la suspensión se mide por introducción en el frasco no agitado del móvil adecuado del viscómetro Brookfield de tipo RVT, a una temperatura de 20ºC y velocidades de rotación de 10 revoluciones por minuto y 100 revoluciones por minuto (viscosidad AVAG = antes de agitación).
Igualmente, después de una breve y enérgica agitación, la viscosidad de la suspensión se vuelve a medir a una temperatura de 20ºC y velocidades de rotación de 10 revoluciones por minuto y 100 revoluciones por minuto (viscosidad APAG = después de agitación).
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Todos los resultados experimentales están consignados en la siguiente tabla 1, sabiendo que para todos los ensayos, no hay sedimentación del carbonato cálcico.
En efecto, la observación visual de cada uno de los frascos en reposo ha permitido constatar que no hay sobrenadante en la superficie de las muestras así como la introducción de una espátula en cada uno de los frascos ha permitido determinar que no hay ningún depósito duro en el fondo de dichos frascos.
1 
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La lectura de la tabla I muestra que es posible obtener suspensiones acuosas de carbonato cálcico refinadas, con alta concentración de carbonato cálcico que no sedimentan y son bombeables, es decir, manipulables por el
usuario.
Ejemplo 2
Este ejemplo tiene por objeto ilustrar la utilización de las sales de ácidos poliaspárticos de diversos pesos moleculares.
Para esto, se realiza para cada uno de los ensayos del ejemplo, la trituración de una suspensión acuosa de carbonato cálcico natural cuyas partículas tienen una dimensión a lo sumo igual a 50 micrómetros procedente del yacimiento de Orgon (Francia) en las mismas condiciones operativas y con el mismo aparellaje que en el ejemplo anterior aplicando sales de ácidos poliaspárticos de diferentes pesos moleculares.
Ensayo nº 12
Este ensayo ilustra la aplicación de un poliasparato neutralizado al 50% molar por sosa y al 50% molar por hidróxido de magnesio, de peso molecular medio en (\upbar{Mw}) = 1.200. Esta sal de ácidos poliaspárticos se ha obtenido por el fraccionamiento con la ayuda de isopropanol de un poliasparato de peso molecular medio en peso (\upbar{Mw}) = 5.700.
El Solicitante no ha podido realizar la trituración de la suspensión de carbonato cálcico al 76% de concentración a causa de un aumento rápido y consecuente de la viscosidad Brookfield de la suspensión a pesar de una cantidad de adición de dicho poliasparato superior al 2% en peso en seco respecto del peso total de materias minerales.
Ensayo nº 13
Este ensayo ilustra la aplicación de un poliasparato neutralizado al 50% molar por sosa y al 50% molar por hidróxido de magnesio, de peso molecular medio en (\upbar{Mw}) = 1.800.
Como anteriormente, esta sal de ácidos poliaspárticos se ha obtenido por el fraccionamiento con la ayuda de isopropanol de una sal de ácidos poliaspárticos neutralizada al 50% molar por sosa y al 50% molar por hidróxido de magnesio y de peso molecular medio en peso (\upbar{Mw}) = 5.700.
Como anteriormente, el Solicitante no ha podido realizar la trituración de la suspensión de carbonato cálcico al 76% de concentración a causa de un aumento rápido y consecuente de la viscosidad Brookfield de la suspensión.
Ensayo nº 14
Este ensayo ilustra la aplicación de un poliasparato neutralizado al 70% molar por sosa y al 30% molar por cal, de peso molecular medio en (\upbar{Mw}) = 2.400 obtenido por fraccionamiento, con la ayuda de isopropanol de una sal de ácidos poliaspárticos neutralizada al 70% molar por sosa y al 30% molar por cal y de peso molecular medio en peso (\upbar{Mw}) = 5.700.
La trituración 76% de concentración se ha revelado igualmente imposible por las mismas razones que las de los ensayos nº 12 y nº 13.
Ensayo nº 15
Este ensayo ilustra la aplicación de una sal de sodio de ácidos poliaspárticos, de peso molecular medio en peso (\upbar{Mw}) = 3.700.
Con este objetivo, se ha preparado una suspensión acuosa de carbonato cálcico basto al 76% de concentración en materia seca, a partir del mismo carbonato cálcico natural que los de los ensayos anteriores con la ayuda del mismo aparellaje y del mismo modo operativo que los descritos anteriormente.
La trituración no se ha podido llevar a cabo más allá de una finura correspondiente al 66% de las partículas de diámetro inferior a un micrómetro a causa de una elevación demasiado importante de la viscosidad Brookfield a pesar de la adición suplementaria al 1,23% en peso en seco de agente auxiliar de trituración respecto del peso en seco de carbonato cálcico que hay que refinar.
Ensayo nº 16
Este ensayo ilustra la aplicación de un poliasparato neutralizado al 50% molar por sosa y al 50% molar por hidróxido de magnesio, de peso molecular medio en (\upbar{Mw}) = 4.200 obtenido por fraccionamiento, con la ayuda de isopropanol, de un poliasparato neutralizado al 50% molar por sosa y al 50% molar por hidróxido de magnesio y de peso molecular medio en peso (\upbar{Mw}) = 5.700.
\newpage
La trituración a una granulometría en la que el 80% de las partículas tienen un diámetro inferior a un micrómetro ha sido posible con la ayuda del mismo aparellaje y de las mismas condiciones operativas que las de los ensayos anteriores.
Ensayo nº 17
Este ensayo ilustra la invención y aplica el poliasparato del ensayo nº 10.
Ensayo nº 18
Este ensayo ilustra la invención y aplica un poliasparato neutralizado al 50% molar por sosa y al 50% molar por hidróxido de magnesio, de peso molecular medio en peso (\upbar{Mw}) = 7.300 obtenido por fraccionamiento, con la ayuda de isopropanol, de un poliasparato neutralizado al 50% molar por sosa y al 50% molar por hidróxido de magnesio y de peso molecular medio en peso (\upbar{Mw}) = 5.700.
La trituración a una granulometría en la que el 80% de las partículas tienen un diámetro inferior a un micrómetro ha sido posible con la ayuda del mismo aparataje y de las mismas condiciones operativas que las de los ensayos anteriores.
Ensayo nº 19
Este ensayo la aplicación de un poliasparato de sodio de peso molecular medio en peso (\upbar{Mw}) = 21.600
Esta sal de ácidos poliaspárticos se ha obtenido por condensación térmica de los ácidos aspárticos en presencia de ácido fosfórico seguido de una hidrólisis de la totalidad de la función imida por sosa e dióxido de magnesio.
Con este fin se ha preparado una suspensión acuosa de carbonato de calcio basto al 76% de concentración de materia seca, a partir del mismo carbonato cálcico natural que los delos ensayos anteriores, con la ayuda del mismo aparataje y del mismo modo operativo que los anteriormente descritos.
La trituración no se ha podido llevar a cabo más allá de una finura correspondiente al 66% de las partículas de diámetro inferior a un micrómetro a causa de una elevación demasiado importante de la viscosidad Brookfield a pesar de la adición suplementaria al 1,37% en peso en seco de agente auxiliar de trituración respecto del peso en seco de carbonato cálcico que hay que refinar.
Los resultados de los diferentes ensayos de trituración con las diferentes cantidades de agente auxiliar de trituración utilizadas en el ejemplo figuran en la siguiente tabla 2, sabiendo que, como en el ejemplo anterior, no se ha constatado ninguna sedimentación.
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(Tabla pasa a página siguiente)
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\cr
\cr}
2 
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La lectura de la tabla 2 permite ver que la trituración en suspensión acuosa de carbonato cálcico muy concentrada (76%) es posible por la aplicación de sales de los ácidos poliaspárticos que tienen un peso molecular medio en peso (\upbar{Mw}) comprendido entre 3.500 y 25.000, particularmente comprendido entre 4.000 y 10.000, y más particularmente entre 5.300 y 8.000.
En efecto la lectura de los resultados obtenidos para los ensayos nº 15 y 19 pone en evidencia que la utilización de agente auxiliar de trituración de peso molecular en peso (\upbar{Mw}) igual a 3.700 o a 21.600 permite la obtención de suspensión acuosa concentrada de carbonato cálcico bombeable, que no sedimenta y suficientemente refinada para poderse utilizar en aplicaciones tales como la carga masiva del papel sin permitir la obtención de suspensiones de extremas finuras como las de los ensayos nº 16 a 18 utilizables en aplicaciones tales como el satinado del papel.
La lectura de la tabla 2 permite igualmente distinguir las diferencias notables de viscosidad Brookfield después de 8 días de almacenamiento y antes de toda agitación de la suspensión del ensayo nº 16 (aplicación de un agente de peso molecular medio en peso (\upbar{Mw}) = 4.200) de las de las suspensiones de los ensayos nº 17 (aplicación de agentes de peso molecular medio en peso (\upbar{Mw}) = 5.700 y (\upbar{Mw}) = 7.350).
Ejemplo 3
El objetivo de este ejemplo es ilustrar la utilización, como agente auxiliar de trituración, de mezclas de sales de ácidos poliaspárticos con homopolímeros o copolímeros acrílicos o con polisuccinimida.
Para esto, se realiza para cada uno de los ensayos del ejemplo, la trituración de una suspensión acuosa de carbonato cálcico natural de diámetro medio de 50 micrómetros procedente del yacimiento de Orgon (Francia) en las mismas condiciones operativas y con el mismo aparataje que en los ejemplos anteriores aplicando:
Ensayo nº 20
Una mezcla en la relación del 75% en peso de un poliaspartato neutralizado al 50% molar por sosa y al 50% molar por hidróxido de magnesio de (\upbar{Mw}) = 5.700 con el 25% en peso de un poliacrilato neutralizado al 50% molar por sosa y al 50% molar por hidróxido de magnesio, de igual peso molecular medio en peso.
Ensayo nº 21
Una mezcla de los mismos polímeros en una relación ponderal del 50% de poliaspartato-50% de poliacrilato.
Ensayo nº 22
Una mezcla de los mismos polímeros en una relación ponderal del 25% de poliaspartato-75% de poliacrilato.
Ensayo nº 23
Una mezcla en una relación del 25% en peso de un poliaspartato neutralizado al 50% molar por sosa y al 50% por hidróxido de magnesio de (\upbar{Mw}) = 5.700 con el 75% en peso de un copolímero de igual peso molecular medio en peso (\upbar{Mw}) = 5.700 neutralizado al 50% molar por sosa y al 50% molar por hidróxido de magnesio y compuesto del 95% en peso de ácido acrílico y el 5% de acrilamida.
Ensayo nº 24
Una mezcla en una relación del 83% en peso de un poliaspartato neutralizado al 50% molar por sosa y al 50% por hidróxido de magnesio de (\upbar{Mw}) = 5.700 con el 17% en peso de un polisuccinimida de igual peso molecular medio en peso.
La trituración no se ha podido lleva a cabo más allá de una finura que corresponde al 76% de las partículas de diámetro inferior a un micrómetro a causa de una elevación demasiado importante de la viscosidad Brookfield a pesar de un añadido suplementario al 1,35% en peso en seco de agente auxiliar de trituración respecto del peso en seco de carbonato cálcico que hay que refinar.
Los resultados de los diferentes ensayos de trituración con las diferentes cantidades de agente auxiliar para la trituración figuran en la siguiente tabla: no presentando los diversos ensayos, como en los ejemplos anteriores, ninguna sedimentación.
3
La lectura de la tabla 3 permite ver que es posible triturar suspensiones acuosas de carbonato cálcico utilizando como agente auxiliar de trituración de las mezclas de sales de los ácidos poliaspárticos con homopolímeros o copolímeros de ácido acrílico así como un polisuccinimida.

Claims (16)

1. Utilización de un agente auxiliar de trituración con el objetivo de obtener suspensiones acuosas de materias minerales refinadas, bombeables, que no sedimentan y muy concentradas en materias minerales, caracterizada porque dicho agente es una sal de ácidos poliaspárticos y porque dicha sal tiene un peso molecular medio en peso (\upbar{Mw}) = 3.500 y 25.000 medido por GPC acuosa.
2. Utilización de sales de ácidos poliaspárticos como agente auxiliar de trituración según la reivindicación 1 caracterizado porque la sal de ácidos poliaspárticos se hidroliza y neutraliza mediante al menos un agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función monovalente o por la combinación de al menos un agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función monovalente con al menos un agente de neutralización que dispone de una función polivalente.
3. Utilización de sales de ácidos poliaspárticos como agente auxiliar según una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque la sal de ácidos poliaspárticos está constituida por una sal de homopolímero de los ácidos aspárticos.
4. Utilización de sales de ácidos poliaspárticos como agente de ayuda para la trituración según una de las reivindicaciones 1 o 2 caracterizada porque la sal de ácidos poliaspárticos está constituida por una mezcla de homopolímero de sal de los ácidos aspárticos con un polisuccinimida o por una mezcla de homopolímero de sal de los ácidos aspárticos con una sal de homopolímero o copolímero acrílico elegido entre el ácido acrílico, metacrílico, acrilamidometilpropranosulfónico o también entre anhídrido maléico, acrilamida, metacrilamida, éster fosfórico de acrilato y/o metacrilato de hidroxietilo y/o metilo y sus mezclas.
5. Utilización de sales de ácidos poliaspárticos como agente auxiliar de trituración según la reivindicación 2 caracterizado porque el agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función monovalente pertenece al grupo constituido por los compuestos que contienen los cationes sodio, potasio, amonio o también amina primaria o secundaria.
6. Utilización de sales de ácidos poliaspárticos como agente auxiliar de trituración según la reivindicación 2, caracterizado porque el agente de hidrólisis y de neutralización que dispone de una función polivalente pertenece al grupo constituido por los compuestos que contienen los cationes de calcio, magnesio, zinc o aluminio.
7. Utilización de sales de ácidos poliaspárticos como agente auxiliar según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6 caracterizada porque dicho agente tiene un peso molecular medio en peso (\upbar{Mw}) comprendido entre 4.000 y 10.000 medido por GPC acuosa.
8. Utilización de sales de ácidos poliaspárticos según la reivindicación 7 caracterizada porque dicho agente tiene un peso molecular medio en peso (\upbar{Mw}) comprendido entre 5.300 y 8.000 medido por GPC acuosa.
9. Utilización de sales de ácidos poliaspárticos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 caracterizada porque dicho agente es una solución.
10. Utilización de sales de ácidos poliaspárticos según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8 caracterizada porque dicho agente es un polvo.
11. Procedimiento de trituración en suspensión acuosa de materiales minerales bastos destinados a aplicaciones pigmentarias que consiste en preparar una suspensión acuosa de estos materiales, en introducir un agente auxiliar de trituración constituido por sales de ácidos poliaspárticos, en añadir a la suspensión un cuerpo triturador y en someter la mezcla realizada de este modo a una acción de trituración, caracterizada porque dicho agente auxiliar de trituración es tal como el descrito en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10.
12. Procedimiento de trituración en suspensión acuosa de materiales minerales según la reivindicación 11 caracterizado porque el agente auxiliar de trituración se introduce en el seno de la suspensión a razón del 0,2% al 2% en peso en seco de dicho polímero respecto del peso en seco de la sustancia mineral que hay que triturar.
13. Procedimiento de trituración en suspensión acuosa de materiales minerales según una cualquiera de las reivindicaciones 11 ó 12 caracterizado porque la suspensión acuosa de materias minerales que hay que triturar comprende al menos el 70% en peso de materias secas.
14. Suspensión acuosa de materiales minerales refinados con la ayuda del procedimiento de trituración según una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13 caracterizado porque contiene del 0,2% a 2% en peso en seco respecto del peso en seco de materias minerales de una sal de ácidos poliaspárticos tal como se describe en una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, y porque la concentración de materias minerales es de al menos el 70% y porque el diámetro medio, determinado por la medición con el Sedigraph 5100, de las partículas refinadas es inferior a tres micrómetros y preferiblemente inferior a un micrómetro.
15. Suspensión acuosa de materiales minerales según la reivindicación 14 caracterizado porque la materia mineral se elige entre el carbonato cálcico, el carbonato cálcico sintético o las dolomías.
16. Aplicación de la suspensión acuosa de materiales minerales según las reivindicaciones 14 y 15 en el campo de la carga masiva del papel y del satinado del papel.
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