ES2636018T3 - Composición acuosa que comprende un metal polivalente complejado por carbonato y ligandos de ácido carboxílico, y uso de la misma - Google Patents

Composición acuosa que comprende un metal polivalente complejado por carbonato y ligandos de ácido carboxílico, y uso de la misma Download PDF

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Christine Jeannine Letoffet Cabello Rodriguez
Virginie Angèle Georgette Berdon
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Abstract

Composición acuosa que comprende un complejo que comprende al menos un metal polivalente, en la que el al menos un metal polivalente está complejado por al menos un ligando de carbonato y al menos un ligando de ácido carboxílico, caracterizada porque el al menos un ligando de carbonato se selecciona entre hidrogenocarbonato de sodio, carbonato de amonio, hidrogenocarbonato de amonio, hidrogenocarbonato de potasio, y combinaciones o mezclas de los mismos y el al menos un ligando de ácido carboxílico se selecciona entre ácido glicólico, ácido láctico, glicina, y combinaciones o mezclas de los mismos.

Description

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DESCRIPCION
Composicion acuosa que comprende un metal polivalente complejado por carbonato y ligandos de acido carbox^lico, y uso de la misma
La presente invencion se refiere a una composicion acuosa que comprende un complejo de un metal polivalente complejado por al menos un ligando de carbonato y al menos un ligando de acido carboxflico, y al uso de dicha composicion como agente insubilizante en banos de recubrimiento para el tratamiento de sustratos basados en fibra, tal como papel, carton, materiales no tejidos y textiles.
El documento US 4.350.788 ensena que los pigmentos de oxido de zinc pueden usarse para reticular los polfmeros adhesivos. Se sabe que los pigmentos de oxido de zinc pueden usarse para hacer insolubles, en solucion acuosa, los aglutinantes sinteticos, tales como latex o alcohol polivimlico, y formar pelfculas insolubles, mejorando de este modo la resistencia al agua, a la friccion, al calor y a los disolventes.
Sin embargo, como el pigmento de oxido de zinc, en su forma solida, proporciona solo una superficie reactiva limitada, el uso de estos polvos tiene la desventaja de proporcionar solo eficacia muy limitada. De este modo, el uso de estos pigmentos no da resultados satisfactorios, particularmente en relacion con la resistencia del recubrimiento al frote humedo.
Los documentos US 3.740.366 y EP 0 182 628 ensenan que los complejos de metal polivalente acuosos, tal como diglicinato de zinc (ZDG), pueden usarse para hacer insolubles, en solucion acuosa, los aglutinantes sinteticos, tales como latex o alcohol polivimlico, y para formar pelfculas insolubles, mejorando de este modo la resistencia al agua, a la friccion, al calor y a los disolventes.
Estas soluciones de diglicinato de metal polivalente se usan en numerosos campos tecnologicos, en particular, en tinta acuosa y formulaciones de pintura y posiblemente en banos de recubrimiento previstos para el recubrimiento o impregnacion de papel o carton con el fin de mejorar la apariencia, la resistencia a la abrasion humeda, la recoleccion, la tension y la capacidad de recibir impresion.
Sin embargo, el uso de estas soluciones tiene la desventaja de proporcionar solo eficacia muy limitada. De este modo, el uso de estas composiciones no da resultados satisfactorios, particularmente en relacion con la resistencia del recubrimiento al frote humedo.
El documento WO 99/06478 ensena que los complejos de metal polivalente, tales como las soluciones de diacetato de zinc (ZDA), pueden usarse para reticular polfmeros. Se sabe que las composiciones acuosas de estos complejos pueden usarse para hacer insolubles, en solucion acuosa, los aglutinantes sinteticos, tales como latex o alcohol polivimlico, y para formar pelfculas insolubles, mejorando de este modo la resistencia al agua, a la friccion, al calor y a los disolventes. En el documento WO 99/06478 se describe que estas composiciones acuosas que comprende un complejo de metal polivalente, tal como diacetato de zinc, se usan en dispersiones de polfmero acuosas.
El documento US 2009/317549 A se refiere a una composicion que comprende una sal soluble en agua de un metal divalente, un agente formador de complejos para el metal divalente y un abrillantador optico.
Sin embargo, estas composiciones no se usan en banos de recubrimiento pigmentados previstos para el recubrimiento o la impregnacion de papel o carton, ya que el uso de estas composiciones tiene la desventaja de mostrar fuertes incompatibilidades con banos de recubrimiento pigmentados convencionales de papel e industrias textiles. Esta incompatibilidad da como resultado la desestabilizacion de banos de recubrimiento comunes y fuertes aumentos de viscosidad, haciendo a los banos de recubrimiento inusables para aplicacion.
Por lo tanto, un objeto de la presente invencion fue proporcionar composiciones acuosas novedosas de metales polivalentes en forma complejada para usarse en la industria textil y/o de papel, en particular, composiciones que son compatibles con los banos de recubrimiento pigmentados convencionales y proporcionar recubrimientos con una resistencia mejorada al frote humedo.
La composicion acuosa soluciono este objeto segun la reivindicacion 1.
Las realizaciones de la composicion acuosa segun la invencion son materias objeto de las reivindicaciones dependientes de la misma.
Sumario de la invencion
De manera sorprendente, se ha descubierto que una composicion acuosa que comprende un complejo que comprende al menos un metal polivalente en la que al menos un metal polivalente esta complejado por al menos un ligando de carbonato y al menos un ligando de acido carboxflico, caracterizada porque el al menos un ligando de carbonato se selecciona entre hidrogeno-carbonato de sodio, carbonato de amonio, hidrogenocarbonato de amonio, hidrogenocarbonato de potasio, y combinaciones o mezclas de los mismos y el al menos un ligando de acido carboxflico se selecciona entre acido glicolico, acido lactico, glicina y combinaciones de los mismos, hace que sea posible que se obtengan resistencias satisfactorias al frote humedo, mientras que se mantiene la compatibilidad
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completa con banos de recubrimiento pigmentados convencionales.
De este modo, un primer aspecto de la presente invencion se refiere a una composicion acuosa que comprende un complejo que comprende al menos un metal polivalente, en la que el al menos un metal polivalente esta complejado por al menos un ligando de carbonato y al menos un ligando de acido carbox^lico, en la que el al menos un ligando de carbonato se selecciona entre hidrogenocarbonato de sodio, carbonato de amonio, hidrogenocarbonato de amonio, hidrogenocarbonato de potasio, y combinaciones o mezclas de los mismos y el al menos un ligando de acido carboxflico se selecciona entre acido glicolico, acido lactico, glicina y combinaciones de los mismos.
En una realizacion particular, el al menos un metal polivalente se selecciona entre metales de transicion y metales de grupos principales. Preferentemente, el al menos un metal polivalente es zinc o aluminio.
En una realizacion particular, la fuente del al menos un metal polivalente se selecciona entre el correspondiente carbonato de metal, cloruro de metal, oxido de metal, sulfato de metal, y mezclas o combinaciones de los mismos.
Preferentemente, la fuente del al menos un metal polivalente se selecciona entre carbonato de zinc, cloruro de zinc (ZnCl2), oxido de zinc, sulfato de zinc, cloruro de aluminio, oxido de aluminio, sulfato de aluminio, y mezclas o combinaciones de los mismos.
En una realizacion particular, la relacion molar entre el al menos un ligando de carbonato y el al menos un ligando de acido carboxflico es de al menos aproximadamente el 10 % molar, preferentemente de al menos aproximadamente el 20 % molar, incluso mas preferentemente de al menos aproximadamente el 30 % molar, y hasta aproximadamente el 65 % molar, preferentemente hasta aproximadamente el 60 % molar, incluso mas preferentemente hasta aproximadamente el 50 % molar, lo mas preferentemente entre aproximadamente el 30 y aproximadamente el 50 % molar de ligando de carbonato; y de al menos aproximadamente el 35 % molar, preferentemente de al menos aproximadamente el 40 % molar, incluso mas preferentemente de al menos aproximadamente el 50 % molar, y hasta aproximadamente el 90 % molar, preferentemente hasta aproximadamente el 80 % molar, y lo mas preferentemente hasta aproximadamente el 70 % molar, lo mas preferentemente entre aproximadamente el 50 y aproximadamente el 70 % molar de ligando de acido carboxflico, en la que la cantidad de ligando de acido carboxflico y ligando de carbonato es en total del 100 % molar.
En una realizacion particular, la fuente del al menos un ligando de carbonato se selecciona entre una sal de carbonato inorganica, por ejemplo, la fuente del al menos un ligando de carbonato se selecciona entre hidrogenocarbonato de sodio, carbonato de amonio, hidrogenocarbonato de amonio, hidrogenocarbonato de amonio, y combinaciones o mezclas de los mismos.
En una realizacion particular, la fuente del al menos un metal polivalente se selecciona entre oxido de zinc, carbonato de zinc, y combinaciones o mezclas de los mismos; y la fuente del al menos un ligando de carbonato se selecciona entre hidrogenocarbonato de potasio, hidrogenocarbonato de amonio, y combinaciones o mezclas de los mismos; y la fuente del al menos un ligando de acido carboxflico se selecciona entre acido glicolico, acido lactico, glicina, y combinaciones o mezclas de los mismos.
En una realizacion particular, el valor de pH de la composicion es alcalino. Preferentemente, el valor de pH de la composicion es mas de 7, o mas de aproximadamente 8, o mas de aproximadamente 9 y menos de aproximadamente 10.
En una realizacion particular, la concentracion de iones de Zn o Al, expresada como ZnO o AhO3, esta en el intervalo de aproximadamente el 3 a aproximadamente el 20 % en peso.
En una realizacion particular, la composicion comprende ademas al menos un aditivo. Preferentemente, dicho al menos un aditivo se selecciona entre el grupo que consiste en agentes estabilizantes.
En otro aspecto, la presente invencion se refiere a un procedimiento de fabricacion de la composicion, tal como se desvela en el presente documento, que comprende la mezcla de al menos una sal de un metal polivalente y con al menos una sal de carbonato y al menos un acido carboxflico, en la que la al menos una sal de carbonato se selecciona entre hidrogenocarbonato de sodio, carbonato de amonio, hidrogenocarbonato de amonio, hidrogenocarbonato de potasio, y combinaciones o mezclas de los mismos y el al menos un acido carboxflico se selecciona entre acido glicolico, acido lactico, glicina y combinaciones o mezclas de los mismos.
En otro aspecto mas, la presente invencion se refiere a un procedimiento de recubrimiento de un sustrato basado en fibra, por ejemplo, un sustrato basado en celulosa, tal como un papel, carton, sustrato no tejido o textil, que comprende la etapa de poner en contacto dicho sustrato con la composicion, tal como se desvela en el presente documento.
En otro aspecto mas, la presente solicitud se refiere al uso de la composicion, tal como se desvela en el presente documento, como un agente insubilizante en una composicion acuosa para el tratamiento, por ejemplo, impregnacion o recubrimiento, de un sustrato basado en fibra, por ejemplo, un sustrato basado en celulosa, tal como papel, carton, material no tejido o textil.
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En otro aspecto mas, la presente invencion se refiere a un bano de recubrimiento pigmentado que comprende la composicion, tal como se desvela en el presente documento.
Descripcion detallada de la invencion
De este modo, en un primer aspecto, la presente invencion se refiere a una composicion acuosa que comprende un complejo que comprende al menos un metal polivalente, en la que el al menos un metal polivalente esta complejado por al menos un ligando de carbonato y al menos un ligando de acido carboxflico.
El termino «complejo», tal como se usa en el presente documento, comprende al menos un metal polivalente que esta complejado por al menos dos ligandos.
El complejo segun la presente solicitud comprende al menos un metal polivalente que esta complejado por al menos un ligando de carbonato y al menos un ligando de acido carboxflico.
Los carbonatos a usar dentro del ambito de la presente solicitud son hidrogenocarbonato de sodio, carbonato de amonio, hidrogenocarbonato de amonio o hidrogenocarbonato de potasio, o una mezcla de tales compuestos; siendo preferido el hidrogenocarbonato de potasio y de amonio.
El ligando de acido carboxflico se deriva de un ligando de acido monocarboxflico que comprende acido glicolico, acido lactico y glicina.
En el contexto de la presente invencion, el termino «metal polivalente» se refiere a un metal que es al menos bivalente. El metal puede estar presente en el complejo en forma atomica o ionica. En una realizacion, el metal esta presente en forma ionica.
En una realizacion particular, el al menos un metal polivalente se selecciona entre metales de transicion y metales de grupos principales segun el PSE (sistema periodico de los elementos). En una realizacion, el al menos un metal polivalente es zinc o aluminio.
En una realizacion particular, la fuente del al menos un metal polivalente se selecciona entre el correspondiente carbonato de metal, cloruro de metal, oxido de metal, sulfato de metal, y mezclas o combinaciones de los mismos.
Preferentemente, la fuente del al menos un metal polivalente se selecciona entre carbonato de zinc, cloruro de zinc (ZnCl2), oxido de zinc, sulfato de zinc, cloruro de aluminio, oxido de aluminio, sulfato de aluminio, y mezclas o combinaciones de los mismos.
El carbonato de zinc, cloruro de zinc (ZnCh), oxido de zinc, y sulfato de zinc que pueden usarse segun la invencion son productos comerciales generalmente disponibles en la forma solida.
Tfpicamente, las composiciones de la presente invencion se preparan mediante reaccion del compuesto de zinc con una solucion acuosa de un carbonato y un acido carboxflico. La reaccion del compuesto de zinc con el dicho carbonato y dicho acido carboxflico puede llevarse a cabo a temperatura ambiente o mediante calentamiento.
Segun una realizacion preferida, despues de haberse anadido, a temperatura ambiente, el compuesto de zinc a la solucion acuosa de dicho carbonato y dicho acido carboxflico, la solucion obtenida se lleva con agitacion a una temperatura de entre 30 y 80 °C, preferentemente a 70 °C, durante 1 h hasta 24 h, preferentemente de 7 h hasta 24 h.
En una realizacion particular, la relacion molar entre el al menos un ligando de carbonato y el al menos un ligando de acido carboxflico es de al menos aproximadamente el 10 % molar, preferentemente de al menos aproximadamente el 20 % molar, incluso mas preferentemente de al menos aproximadamente el 30 % molar, y hasta aproximadamente el 65 % molar, preferentemente hasta aproximadamente el 60 % molar, incluso mas preferentemente hasta aproximadamente el 50 % molar, lo mas preferentemente entre aproximadamente el 30 y aproximadamente el 50 % molar de ligando de carbonato; y de al menos aproximadamente el 35 % molar, preferentemente de al menos aproximadamente el 40 % molar, incluso mas preferentemente de al menos aproximadamente el 50 % molar, y hasta aproximadamente el 90 % molar, preferentemente hasta aproximadamente el 80 % molar, y lo mas preferentemente hasta aproximadamente el 70 % molar, lo mas preferentemente entre aproximadamente el 50 y aproximadamente el 70 % molar de ligando de acido carboxflico, en la que la cantidad de ligando de acido carboxflico y ligando de carbonato es en total del 100 % molar.
La fuente del al menos un ligando de carbonato se selecciona entre una sal de carbonato inorganica. Preferentemente, la fuente del al menos un ligando de carbonato se selecciona entre hidrogenocarbonato de sodio, carbonato de amonio, hidrogenocarbonato de amonio, hidrogenocarbonato de amonio, y combinaciones o mezclas de los mismos.
La fuente del al menos un ligando de acido carboxflico se selecciona entre acido glicolico, acido lactico, glicina, y combinaciones o mezclas de los mismos.
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En una realizacion particular, la fuente del al menos un metal polivalente se selecciona entre oxido de zinc, carbonato de zinc, y combinaciones o mezclas de los mismos; y la fuente del al menos un ligando de carbonato se selecciona entre hidrogenocarbonato de potasio, hidrogenocarbonato de amonio, y combinaciones o mezclas de los mismos; y la fuente del al menos un ligando de acido carboxflico se selecciona entre acido glicolico, acido lactico, glicina, y combinaciones o mezclas de los mismos.
En una realizacion particular, el valor de pH de la composicion es alcalino. Preferentemente, el valor de pH de la composicion es mas de 7, o mas de aproximadamente 8, o mas de aproximadamente 9 y menos de aproximadamente 10.
En una realizacion particular, la concentracion, expresada como ZnO o AhO3, esta en el intervalo de aproximadamente el 3 a aproximadamente el 20 % en peso. Esta relacion y la manera de determinar la misma, es decir, en la forma de oxidos respectivos, tambien se aplica a todos los otros complejos de metal polivalente que se encuentra dentro del ambito de la presente solicitud.
En una realizacion particular, la composicion comprende ademas al menos un aditivo. Preferentemente, dicho al menos un aditivo se selecciona entre el grupo que consiste en agentes estabilizantes.
La estabilidad de las composiciones acuosas de la presente invencion puede mejorarse mediante la adicion de un agente estabilizante, tal como se ha descrito en el estado de la tecnica. En una realizacion, el agente estabilizante se selecciona entre poliacidos, tales como acido tartarico. El agente estabilizante se anade ventajosamente en la proporcion del 1 al 2 % aproximadamente con respecto al peso de la solucion final. El agente estabilizante puede anadirse antes de la reaccion entre el compuesto de zinc y el carbonato o despues, preferentemente antes de la reaccion. En una realizacion, la composicion acuosa comprende un agente estabilizante seleccionado entre acidos policarboxflicos y un complejo que comprende un metal polivalente complejado por un ligando de carbonato y un ligando de acido monocarboxflico funcionalizado con al menos un grupo hidrofilo adicional. Preferentemente, el acido poli-carboxflico esta presente como acido libre en la composicion.
En otro aspecto, la presente invencion se refiere a un procedimiento de fabricacion de la composicion, tal como se desvela en el presente documento, que comprende la mezcla de al menos una sal de un metal polivalente con al menos una sal de carbonato y al menos un acido carboxflico, en el que la al menos una sal de carbonato se selecciona entre hidrogenocarbonato de sodio, carbonato de amonio, hidrogenocarbonato de amonio, hidrogenocarbonato de potasio, y combinaciones o mezclas de los mismos y el al menos un acido carboxflico se selecciona entre acido glicolico, acido lactico, glicina y combinaciones o mezclas de los mismos.
Las composiciones obtenidas segun la invencion son estables a lo largo del tiempo y presentan propiedades ventajosas cuando se introducen en composiciones para el tratamiento de productos basados en fibra, en particular, productos basados en celulosa y, en particular, en banos de recubrimiento pigmentados.
Estos hacen posible, en particular, que se mejore la resistencia a la abrasion humeda, la resistencia a la recogida humeda y la inercia con respecto al agua de los sustratos tratados, tales como sustratos basados en fibra, tales como materiales no tejidos, materiales textiles, papel o carton; tal como, por ejemplo, papel del tipo para la impresion de escritura, papel prensa, papel reciclado, papel para envolver, papel del tipo de fibras recicladas, papel de soporte para etiquetas autoadhesivas o carton en la parte plana.
De este modo, en otro aspecto, la presente invencion se refiere a un procedimiento de recubrimiento de un sustrato basado en fibra, por ejemplo, un sustrato basado en celulosa, tal como un papel, carton, sustrato no tejido o textil, que comprende la etapa de poner en contacto dicho sustrato con la composicion, tal como se desvela en el presente documento.
En otro aspecto mas, la presente invencion se refiere al uso de la composicion segun la invencion como agente insubilizante en una composicion acuosa para el tratamiento, por ejemplo, impregnacion o recubrimiento, de un sustrato basado en fibra, por ejemplo, un sustrato basado en celulosa, tal como papel, carton, material no tejido o textil.
En otro aspecto mas, la presente invencion se refiere a un bano de recubrimiento pigmentado que comprende la composicion desvelada en el presente documento. Preferentemente, dicho bano de recubrimiento es para la impregnacion o recubrimiento de papel, carton, material no tejido o textil.
En una realizacion particular, el sustrato basado en fibra es un producto basado en celulosa.
En una realizacion particular, el producto basado en celulosa se selecciona entre papel y carton.
En una realizacion particular, el producto basado en fibra se selecciona entre materiales no tejidos y textiles.
En el contexto de la presente invencion, el termino «bano de recubrimiento» se refiere a una mezcla acuosa que comprende al menos un aglutinante, un agente insubilizante y un pigmento, y tambien, opcionalmente, aditivos funcionales. Generalmente, los pigmentos usados se eligen entre caolina, carbonato de calcio, dioxido de titanio y
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sus mezclas. Otros pigmentos, tales como hidrato de alumina, blanco satin, silicatos y pigmentos sinteticos, tambien pueden usarse para aplicaciones espedficas.
En el contexto de la presente invencion, el termino «agente insubilizante» se refiere a una composicion capaz de reticular el al menos un aglutinante comprendido en un bano de recubrimiento, haciendo de este modo que sea mas hidrofoba. Un agente insubilizante funciona para mejorar las caractensticas superficiales de los productos basados en fibra tratados con un bano de recubrimiento que comprende dicho agente insubilizante, en particular, para mejorar la resistencia a la abrasion humeda de dicho producto basado en fibra.
Segun una realizacion preferida de implementacion de la invencion, el agente insubilizante es una composicion acuosa basada en zinc que comprende un hidrogenocarbonato de potasio y/o amonio y acido glicolico y/o glicina.
En la presente invencion, el bano de recubrimiento puede:
• depositarse en la superficie sobre el producto basado en fibra en una o mas capas al tiempo que limita la penetracion dentro de la superficie a tratar, una operacion comunmente conocida como recubrimiento;
• o ponerse en contacto con el producto basado en fibra con el objetivo de obtener penetracion dentro del producto basado en fibra en una o mas etapas, una operacion comunmente conocida como impregnacion.
Los aglutinantes pueden ser de origen natural o sintetico.
Entre los aglutinantes naturales se pueden citar almidon, almidon modificado (por ejemplo, oxidado o modificado por enzimas), protema de soja y casema.
Mas comunmente, se hace uso de aglutinantes sinteticos, tales como latex de estireno/butadieno, latex de acetato de polivinilo, latex de estireno/acrilato y acrilato o alcohol polivimlico.
Segun un aspecto preferido, los aglutinantes usados en la presente invencion pueden elegirse entre latex modificados funcionalmente, por ejemplo, latex modificados con grupos hidroxilo, particularmente con grupos carboxilo, en particular, grupos carboxilato de sodio. Se puede citar, a modo de ejemplo, el latex DL 950 de estireno/butadieno comercializado por Dow.
Los banos de recubrimiento que pueden usarse en la presente invencion tambien pueden comprender aditivos, tales como dispersantes, modificadores de viscosidad (carboximetilcelulosa o hidroxietilcelulosa, por ejemplo), agentes lubricantes, bactericidas, agentes de control de pH, repelentes, agentes de brillo, colorantes o agentes antiespumantes.
El pH de dichos banos de recubrimiento esta generalmente entre 7 y 9, preferentemente entre 7 y 8,7.
Generalmente, la cantidad de agente insubilizante de la presente invencion en el bano de recubrimiento esta entre 1 y 20 partes como tal por 100 partes de aglutinante en condiciones secas, preferentemente entre 3 y 15 partes como tal por 100 partes de aglutinante en condiciones secas.
El bano de recubrimiento se aplica mediante los procedimientos conocidos por el experto en la materia. Se puede citar, a modo de ejemplo, el procedimiento con un rodillo aplicador, prensa de encolado o prensa de encolado de premedicion.
En otro aspecto, la presente invencion se refiere a un procedimiento para el tratamiento de un sustrato basado en fibra, preferentemente papel, carton, materiales no tejidos o textiles, preferentemente un producto basado en celulosa, en el que un bano de recubrimiento que comprende al menos un aglutinante, un agente insubilizante y un pigmento, se aplica en la superficie de dicho producto basado en fibra, caracterizado porque el agente insubilizante es una composicion acuosa que comprende un complejo que comprende al menos un metal polivalente, en el que dicho al menos un metal polivalente esta complejado por al menos un ligando de carbonato y al menos un ligando de acido carboxflico, tal como se ha descrito anteriormente. Preferentemente, dicho agente insubilizante es una composicion acuosa basada en zinc que comprende un carbonato y un acido carboxflico.
En otro aspecto, la presente invencion se refiere a un procedimiento para el tratamiento de un sustrato basado en fibra, tal como un producto basado en celulosa, preferentemente papel o carton, materiales no tejidos o textiles, en el que un bano de recubrimiento que comprende al menos un aglutinante, un agente insubilizante y, opcionalmente, un pigmento se pone en contacto con dicho producto basado en fibra, caracterizado porque el agente insubilizante es una composicion acuosa que comprende al menos un metal polivalente, en el que dicho al menos un metal polivalente esta complejado por al menos un ligando de carbonato y al menos un ligando de acido carboxflico, tal como se ha descrito anteriormente. Preferentemente, dicho agente insubilizante es una composicion acuosa basada en zinc que comprende un carbonato y un acido carboxflico, tal como se ha descrito anteriormente.
La invencion se ilustra sin limitacion implfcita mediante los siguientes ejemplos.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Ejemplo comparativo 1
El uso de nanodispersion de oxido de zinc comercial, que contiene el 40 % de ZnO seco, nanodispersado en agua Ejemplo comparativo 2
Preparacion de un dicarbonato de amonio y zinc que comprende el 13 % de ZnO seco con respecto a la solucion como tal y 2 moles de carbonato por mol de zinc.
Se ponen 61,7 g de agua en agitacion, a temperature ambiente. Posteriormente, se anaden 25,3 g de bicarbonato de amonio, seguido de 13,0 g de oxido de zinc (pureza aproximadamente del 97 %). Cuando se completa la adicion, el pH de esta suspension se ajusta a pH basico con amoniaco y despues la solucion se calienta a 77 °C durante 4 horas.
Despues se enfna la solucion a 30 °C.
Se obtienen 100 g de una solucion incolora transparente que tienen un fuerte olor de amoniaco.
Ejemplo comparativo 3
Preparacion de un diacetato de zinc que comprende el 10 % de ZnO seco con respecto a la solucion como tal y 2 moles de acido acetico por mol de zinc.
Se ponen 79,9 g de agua en agitacion, a temperatura ambiente. Posteriormente, se anaden 20,1 g de diacetato de zinc comercial. Cuando se completa la adicion, la suspension se agita hasta que se completa la disolucion.
Se obtienen 100 g de una solucion incolora transparente.
Ejemplo comparativo 4
Preparacion de un diglicinato de zinc que comprende el 15 % de ZnO seco con respecto a la solucion como tal y 2 moles de glicina por mol de zinc.
Se ponen 61,9 g de agua en agitacion, a temperatura ambiente. Posteriormente, se anaden 38,1 g de diglicinato de zinc comercial. Cuando se completa la adicion, el pH se ajusta a pH basico con amoniaco y despues se agita la suspension hasta completar la disolucion.
Se obtienen 100 g de una solucion incolora transparente.
Ejemplo 5
Preparacion de una solucion de zinc que contiene tanto hidrogenocarbonato de amonio como glicinato, con una relacion molar 50:50 de hidrogenocarbonato de amonio y glicinato, y que comprende el 15% de ZnO seco con respecto a la solucion como tal. Se usaron 1 mol de carbonato y 1 mol de glicina por mol de zinc.
Se ponen 54,8 g de agua en agitacion, a temperatura ambiente. Posteriormente, se anaden 14,4 g de glicina, seguido de 15,6 g de oxido de zinc (pureza aproximadamente del 97 %), seguido de 15,2 g de hidrogenocarbonato de amonio. Cuando se completa la adicion, el pH de esta suspension se ajusta a pH basico con amoniaco y despues la solucion se calienta a 78 °C durante 2 horas.
Despues se enfna la solucion a 30 °C.
Se obtienen 100 g de una solucion incolora transparente.
Ejemplo 6
Preparacion de una solucion de zinc que contiene tanto hidrogenocarbonato de amonio como glicinato, con una relacion molar del 40 % de hidrogenocarbonato de amonio y el 60 % de glicinato, y que comprende el 15 % de ZnO seco con respecto a la solucion como tal y, por lo tanto, 0,8 mol de carbonato y 1,2 mol de glicina por mol de zinc.
Se ponen 55 g de agua en agitacion, a temperatura ambiente. Posteriormente, se anaden 17,2 g de glicina, seguido de 15,6 g de oxido de zinc (pureza aproximadamente del 97%), seguido de 12,2 g de hidrogenocarbonato de amonio. Cuando se completa la adicion, el pH de esta suspension se ajusta a pH basico con amoniaco y despues la solucion se calienta a 70 °C durante 5 horas.
Despues se enfna la solucion a 30 °C.
Se obtienen 100 g de una solucion incolora transparente.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Ejemplo 7
Preparacion de una solucion de zinc que contiene tanto hidrogenocarbonato de amonio como glicinato, con una relacion molar del 30 % de hidrogenocarbonato de amonio y el 70 % de glicinato, y que comprende el 15 % de ZnO seco con respecto a la solucion como tal y, por lo tanto, 0,6 mol de carbonato y 1,4 mol de glicina por mol de zinc.
Se ponen 55,1 g de agua en agitacion, a temperatura ambiente. Posteriormente, se anaden 20,2 g de glicina, seguido de 15,6 g de oxido de zinc (pureza aproximadamente del 97 %), seguido de 9,1 g de hidrogenocarbonato de amonio. Cuando se completa la adicion, el pH de esta suspension se ajusta a pH basico con amoniaco y despues la solucion se calienta a 70 °C durante 7 horas.
Despues se enfna la solucion a 30 °C.
Se obtienen 100 g de una solucion incolora transparente.
Ejemplo 8
Preparacion de una solucion de zinc que contiene tanto hidrogenocarbonato de amonio como glicinato, con una relacion molar del 20 % de hidrogenocarbonato de amonio y el 80 % de glicinato, y que comprende el 15 % de ZnO seco con respecto a la solucion como tal y, por lo tanto, 0,4 mol de carbonato y 1,6 mol de glicina por mol de zinc.
Se ponen 55,2 g de agua en agitacion, a temperatura ambiente. Posteriormente, se anaden 23,1 g de glicina, seguido de 15,6 g de oxido de zinc (pureza aproximadamente del 97 %), seguido de 6,1 g de hidrogenocarbonato de amonio. Cuando se completa la adicion, el pH de esta suspension se ajusta a pH basico con amoniaco y despues la solucion se calienta a 70°C durante 24 horas.
Despues se enfna la solucion a 30 °C.
Se obtienen 100 g de una solucion incolora transparente.
Ejemplo 9
Preparacion de una solucion de zinc que contiene tanto hidrogenocarbonato de amonio como glicinato, con una relacion molar del 10 % de hidrogenocarbonato de amonio y el 90 % de glicinato, y que comprende el 15 % de ZnO seco con respecto a la solucion como tal y, por lo tanto, 0,2 mol de carbonato y 1,8 mol de glicina por mol de zinc.
Se ponen 55,4 g de agua en agitacion, a temperatura ambiente. Posteriormente, se anaden 25,9 g de glicina, seguido de 15,6 g de oxido de zinc (pureza aproximadamente del 97 %), seguido de 3,0 g de hidrogenocarbonato de amonio. Cuando se completa la adicion, el pH de esta suspension se ajusta a pH basico con amoniaco y despues la solucion se calienta a 70°C durante 3 horas.
Despues se enfna la solucion a 30 °C.
Se obtienen 100 g de una solucion incolora transparente.
Ejemplo 10
Preparacion de una solucion de carbonato y lactato de zinc, que comprende el 13,1 % de ZnO seco con respecto a la solucion como tal y, por lo tanto, 1 mol de carbonato y 1 mol de lactato por mol de zinc.
Se ponen 58,7 g de agua en agitacion, a temperatura ambiente. Posteriormente, se anaden 16,1 g de acido lactico al 90% y el pH se ajusta a pH basico con amoniaco. Despues, se anaden 13,1 g de oxido de zinc (pureza aproximadamente del 97 %), seguido de 12,1 g de hidrogenocarbonato de amonio. Cuando se completa la adicion, la solucion se calienta a 70 °C durante 5 horas.
Despues se enfna la solucion a 30 °C.
Se obtienen 100 g de una solucion transparente.
Ejemplo 11
Preparacion de una solucion de carbonato y lactato de zinc, que comprende el 15 % de ZnO seco con respecto a la solucion como tal y, por lo tanto, 0,6 mol de carbonato y 1,4 mol de lactato por mol de zinc.
Se ponen 55,9 g de agua en agitacion, a temperatura ambiente. Posteriormente, se anaden 19,2 g de acido lactico al 90% y el pH se ajusta a pH basico con amoniaco. Despues, se anaden 15,6 g de oxido de zinc (pureza aproximadamente del 97 %), seguido de 9,3 g de hidrogenocarbonato de amonio. Cuando se completa la adicion, la solucion se calienta a 70 °C durante 24 horas.
Despues se enfna la solucion a 30 °C.
5
10
15
20
25
Se obtienen 100 g de una solucion transparente.
EJEMPLOS DE APLICACION
Se hizo uso de un carbonato de calcio comercializado por Omya (Hydrocarb® 90), una caolina comercializada por Huber Engineered Materials (Hydragloss®), un latex de estireno/butadieno comercializado por Dow (DL 950), y carboximetilcelulosa (CMC) comercializada por Noviant (Finfix® 10).
Se prepararon diversas Formulaciones F0 a F14, cuyas composiciones se dan en las Tablas 1.1 y 1.2 mas adelante. Las cantidades se dan como partes secas.
La Formulacion F0 no comprende un agente insubilizante.
La Formulacion F1 corresponde al uso de una nanodispersion comercial de oxido de zinc (Ejemplo comparativo 1).
La Formulacion F2 corresponde al uso de una composicion de dicarbonato de zinc (Ejemplo comparativo 2).
La Formulacion F3 corresponde al uso de una composicion de diacetato de zinc (Ejemplo comparativo 3).
La Formulacion F4 corresponde al uso de un diglicinato de zinc comercial (Ejemplo comparativo 4).
La Formulacion F5 corresponde al uso de una composicion de zinc, glicinato y carbonato, segun la invencion, con la relacion molar del 50 % de hidrogenocarbonato de amonio y el 50 % de glicinato. (Ejemplo 5).
La Formulacion F6 corresponde al uso de una composicion de zinc, glicinato y carbonato, segun la invencion, con la relacion molar del 40 % de hidrogenocarbonato de amonio y el 60 % de glicinato. (Ejemplo 6).
La Formulacion F7 corresponde al uso de una composicion de zinc, glicinato y carbonato, segun la invencion, con la relacion molar del 30 % de hidrogenocarbonato de amonio y el 70 % de glicinato. (Ejemplo 7).
La Formulacion F8 corresponde al uso de una composicion de zinc, glicinato y carbonato, con la relacion molar del 20 % de hidrogenocarbonato de amonio y el 80 % de glicinato. (Ejemplo 8).
La Formulacion F9 corresponde al uso de una composicion de zinc, glicinato y carbonato, con la relacion molar del 10 % de hidrogenocarbonato de amonio y el 90 % de glicinato. (Ejemplo 9).
La Formulacion F10 corresponde al uso de una composicion de zinc, lactato y carbonato, con la relacion molar del 50 % de hidrogenocarbonato de amonio y el 50 % de acido lactico. (Ejemplo 10).
La Formulacion F11 corresponde al uso de una composicion de zinc, lactato y carbonato, con la relacion molar del 30 % de hidrogenocarbonato de amonio y el 70 % de acido lactico. (Ejemplo 9).
TABLA 1.1 (= Ejemplos comparativos 1 a 4)
F0 F1 F2 F3 F4
carbonato de calcio
50 50 50 50 50
caolina
50 50 50 50 50
latex
10 10 10 10 10
CMC
0,35 0,35 0,35 0,35 0,35
agente insubilizante
2
(Ej. comparativo 1)
agente insubilizante (Ej. comparativo 2)
2
agente insubilizante (Ej. comparativo 3)
2
agente insubilizante (Ej. comparativo 4)
2
pH
8,7 8,7 8,7 8,75 8,7
TABLA 1.2 (= Ejemplos segun la invencion)
F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11
carbonato de calcio
50 50 50 50 50 50 50
caolina
50 50 50 50 50 50 50
latex
10 10 10 10 10 10 10
CMC
0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35 0,35
agente insubilizante (Ejemplo 5)
2
F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11
agente insubilizante (Ejemplo 6)
2
agente insubilizante (Ejemplo 7)
2
agente insubilizante (Ejemplo 8)
2
agente insubilizante (Ejemplo 9)
2
agente insubilizante (Ejemplo 10)
2
agente insubilizante (Ejemplo 11)
2
pH
8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7 8,7
Se midio la viscosidad de cada formulacion.
Se midieron las viscosidades con un viscosfmetro Brookfield, a una velocidad de 100 rpm, y se expresaron en mPa.s. Las viscosidades deben permanecer entre 700 y maximo 1000 mPa.s. Los resultados obtenidos se indican 5 en las Tablas 2.1 y 2.2 a continuacion. Cuando se observa un aumento importante de la viscosidad, tambien se indica la desestabilizacion del bano de recubrimiento, mostrando la incompatibilidad del agente insubilizante con el bano de recubrimiento.
TABLA 2.1 (= Ejemplos comparativos 1 a 4)
F0 F1 F2 F3 F4
Viscosidad de bano (en mPa.s)
769 645 3000 8000 857
Desestabilizacion
No No Sf Sf No
El analisis de los resultados mencionados en la Tabla 2.1 muestra que, con respecto a las tiras de recubrimiento 10 preparadas segun las tecnicas de la tecnica anterior, la composicion F2, usando dicarbonato de zinc (ZDC), la composicion F3, usando diacetato de zinc (ZDA), ambas usadas como ejemplos comparativos, dan una desestabilizacion visual del bano, haciendola usable para aplicacion. El dicarbonato de zinc (ZDC) y el diacetato de zinc (ZDA), ambos descritos en el estado de la tecnica, no son usables.
TABLA 2.2 (= Ejemplos segun la invencion)
F0 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11
Viscosidad de bano (en mPa.s)
769 754 756 780 724 756 800 1000
Desestabilizacion
No No No No No No No No
15 El analisis de los resultados mencionados en la Tabla 2.2 muestra que las composiciones segun la invencion (Ejemplos 5-11) no tienen el inconveniente de desestabilizar el bano y permiten obtener banos usables.
En los ejemplos, se hizo uso de papel no recubierto que presentaba un gramaje de 80 g/m2.
El papel se recubrio con las Formulaciones F0, F4 a F11 con una deposicion de aproximadamente 20 g/m2 usando una varilla roscada, seguido de secado en horno a 105 °C en un horno durante 2 minutos.
La abrasion humeda de Taber se determino posteriormente en el papel recubierto.
La abrasion humeda de Taber se llevo a cabo segun la norma francesa modificada Q 03-055, con muestras de prueba anulares con diametros externos e internos de 120 y 7 mm respectivamente, con 10 revoluciones, ruedas CS O, en una presion de 1N, en presencia de 10 ml de agua, seguido de aclarado con 10 ml de agua; estos 20 ml de 5 agua se recogen y se completan hasta 25 ml con agua y despues se determina la turbidez de estos 25 ml de agua con un turbidfmetro Hach. La turbidez hallada se expresa en unidades NTU (cuanto mas bajos son los valores de turbidez, mejor es la resistencia a la abrasion humeda del recubrimiento) y los resultados obtenidos se indican en la Tabla 3 a continuacion.
TABLA 3 Valores de turbidez
F0 F1 F4 F5 F6 F7 F8 F9 F10 F11
Turbidez (en NTU)
218 152 218 37 40 50 54 107 28 29
10 El analisis de los resultados mencionados en la Tabla 3 muestra que, con respecto a las tiras de recubrimiento preparadas segun la tecnica anterior (Formulacion comparativa F4), el uso de ZDG no puede proporcionar un recubrimiento que tenga una suficiente resistencia a la abrasion humeda.
Las Formulaciones F5-F11 segun la presente invencion, sin embargo, proporcionan recubrimientos que tienen una resistencia a la abrasion humeda mejorada.
15 Otras ventajas de la composicion segun la presente invencion son una preparacion muy rapida y solo un ligero olor a amoniaco.

Claims (12)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    55
    REIVINDICACIONES
    1. Composicion acuosa que comprende un complejo que comprende al menos un metal polivalente, en la que el al menos un metal polivalente esta complejado por al menos un ligando de carbonato y al menos un ligando de acido carbox^lico,
    caracterizada porque el al menos un ligando de carbonato se selecciona entre hidrogenocarbonato de sodio, carbonato de amonio, hidrogenocarbonato de amonio, hidrogenocarbonato de potasio, y combinaciones o mezclas de los mismos y el al menos un ligando de acido carboxflico se selecciona entre acido glicolico, acido lactico, glicina, y combinaciones o mezclas de los mismos.
  2. 2. Composicion segun la reivindicacion 1, en la que el al menos un metal polivalente se selecciona entre metales de transicion y metales de grupos principales, preferentemente en la que el al menos un metal polivalente es zinc o aluminio.
  3. 3. Composicion segun la reivindicacion 1 o 2, en la que la fuente del al menos un metal polivalente se selecciona entre el correspondiente carbonato de metal, cloruro de metal, oxido de metal, sulfato de metal, y combinaciones o mezclas de los mismos, preferentemente se selecciona entre carbonato, cloruro de zinc (ZnCh), oxido de zinc, sulfato de zinc, oxido de aluminio, sulfato de aluminio, cloruro de aluminio (AlCh) y combinaciones o mezclas de los mismos.
  4. 4. Composicion segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la relacion molar entre el al menos un ligando de carbonato y el al menos un ligando de acido carboxflico es de al menos aproximadamente el 10% molar, preferentemente de al menos aproximadamente el 20% molar, incluso mas preferentemente de al menos aproximadamente el 30 % molar, y hasta aproximadamente el 65 % molar, preferentemente hasta aproximadamente el 60 % molar, incluso mas preferentemente hasta aproximadamente el 50 % molar, lo mas preferentemente entre aproximadamente el 30 y aproximadamente el 50 % molar de ligando de carbonato; y de al menos aproximadamente el 35 % molar, preferentemente de al menos aproximadamente el 40 % molar, incluso mas preferentemente de al menos aproximadamente el 50 % molar, y hasta aproximadamente el 90 % molar, preferentemente hasta aproximadamente el 80 % molar, y lo mas preferentemente hasta aproximadamente el 70 % molar, lo mas preferentemente entre aproximadamente el 50 y aproximadamente el 70 % molar de ligando de acido carboxflico, en la que la cantidad de ligando de acido carboxflico y ligando de carbonato es en total del 100 % molar.
  5. 5. Composicion segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la fuente del al menos un metal polivalente se selecciona entre oxido de zinc, carbonato de zinc, y combinaciones o mezclas de los mismos; y la fuente del al menos un ligando de carbonato se selecciona entre hidrogenocarbonato de potasio, hidrogenocarbonato de amonio, y combinaciones o mezclas de los mismos; y la fuente del al menos un ligando de acido carboxflico se selecciona entre acido glicolico, acido lactico, glicina, y combinaciones o mezclas de los mismos.
  6. 6. Composicion segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el valor de pH de la composicion es alcalino, preferentemente mas de 7, o mas de aproximadamente 8, o mas de aproximadamente 9 y menos de aproximadamente 10.
  7. 7. Composicion segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la concentracion de iones de Zn, expresada como ZnO, esta en el intervalo de aproximadamente el 3 a aproximadamente el 20 % en peso.
  8. 8. Composicion segun una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la composicion comprende ademas al menos un aditivo, preferentemente seleccionado entre el grupo que consiste en agentes estabilizantes.
  9. 9. Procedimiento de fabricacion de la composicion segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores que comprende la mezcla de al menos una sal de un metal polivalente con al menos una sal de carbonato y al menos un acido carboxflico,
    caracterizado porque el al menos una sal de carbonato se selecciona entre hidrogenocarbonato de sodio, carbonato de amonio, hidrogenocarbonato de amonio, hidrogenocarbonato de potasio, y combinaciones o mezclas de los mismos y el al menos un acido carboxflico se selecciona entre acido glicolico, acido lactico, glicina, y combinaciones o mezclas de los mismos.
  10. 10. Procedimiento de recubrimiento de un sustrato basado en fibra, por ejemplo, un sustrato basado en celulosa, tal como un papel, carton, sustrato no tejido o textil, que comprende la etapa de poner en contacto dicho sustrato con la composicion de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
  11. 11. Uso de la composicion segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, como un agente insubilizante en una composicion acuosa para el tratamiento, por ejemplo, impregnacion o recubrimiento, de un sustrato basado en fibra, por ejemplo, un sustrato basado en celulosa, tal como papel, carton, material no tejido o textil.
  12. 12. Bano de recubrimiento pigmentado que comprende la composicion segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8.
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