ES2640099T3 - Proceso para la preparación de un producto con carga de carbonato de calcio - Google Patents
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Abstract
Un proceso para la preparación de un producto de carga mineral, comprendiendo el proceso las etapas de: a) proporcionar un material que contenga carbonato de calcio; b) proporcionar al menos un agente de molienda; c) moler en seco el material que contiene carbonato de calcio en una mezcla obtenida poniendo en contacto: i) el material que contiene el carbonato de calcio proporcionado en la etapa a), con ii) el al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) en al menos una unidad de molienda para obtener una carga mineral molida en seco; d) clasificar la carga mineral molida en seco de la etapa c) para obtener una fracción gruesa y una fracción fina, en el que la fracción gruesa se elimina o se somete a una etapa de molienda en seco c) y la fracción fina representa una carga mineral fina; y e) secar opcionalmente la carga mineral fina de la etapa d) para obtener una carga mineral seca que tenga un contenido de humedad total de menos de 1,0 % es peso, basada en el peso total de dicha carga mineral seca; en el que el contenido de humedad total en la mezcla de la etapa c) es menor de o igual a 10,0 % en peso, basado en el peso total de dicha mezcla; la cantidad del al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) está comprendida entre 0,05 y 150 mg/m2, basado en el área de la superficie específica del material que contiene carbonato de calcio medido según el método del nitrógeno BET; la temperatura en la etapa c) está comprendida entre 65 °C y 200 °C; y el al menos un agente de molienda se selecciona entre el grupo que consiste en copolímeros de estireno-anhídrido maleico y derivados de copolímeros de estireno-anhídrido maleico, y tiene una relación de unidades monoméricas (unidades de estireno: unidades de anhídrido maleico, S:AM) de 1:2 a 15:1 y un peso molecular Mw de 500 a 40.000 g/mol.
Description
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DESCRIPCION
Proceso para la preparacion de un producto con carga de carbonato de calcio
La presente invencion se refiere a un producto de carga mineral que se puede usar en una multitud de aplicaciones, por ejemplo en composiciones polimericas, en la fabricacion de papel, revestimientos de papel, aplicaciones agncolas, pinturas, adhesivos, selladores, aplicaciones para la construccion, o aplicaciones cosmeticas.
Los rellenos minerales bien conocidos comprenden, por ejemplo, carbonato de calcio molido (CCM) natural y carbonato de calcio precipitado (CCP).
Para la preparacion de CCM ha sido bastante comun utilizar polfmeros tales como polialquilenglicoles o polfmeros basados en acidos acnlicos neutralizados parcial o totalmente, poli(acidos metacnlicos), sus derivados y sus sales, como adyuvantes de molienda y agentes dispersantes en un proceso de molienda para proporcionar suspensiones minerales acuosas.
En el documento EP 2 029 677, se describe un proceso para la molienda en seco de un material que contiene un carbonato mineral, dicho proceso incluye las etapas de moler en seco dicho material en al menos una unidad de molienda en presencia de al menos un polfmero de polialquilenglicol de tal manera que la cantidad de agua en la unidad de molienda sea menor de un l0 % en peso, basado en el material seco de dicha unidad de molienda. El proceso puede comprender ademas una etapa de clasificacion opcional, en el que tanto la etapa de molienda como la ultima etapa de clasificacion pueden llevarse a cabo repetidamente con todo o parte del material obtenido en la etapa de molienda en seco y/o en la etapa de clasificacion.
El documento EP 2 132 268 proporciona un metodo para la molienda en seco de uno o mas materiales minerales que incluyen al menos un carbonato de calcio. El metodo incluye las etapas de triturar el(los) material(es) mineral(es) en al menos una unidad de trituracion, moler en seco el material triturado en al menos una unidad de molienda en presencia de un polfmero hidrofilo ramificado de tipo combinado que contiene al menos un poli(oxido de polialquileno), en el que la cantidad de lfquido en la unidad de molienda es inferior al 15% en peso, basado en el material seco triturado en dicha unidad de trituracion. El proceso puede comprender ademas una etapa de clasificacion opcional, en el que tanto la etapa de molienda como la ultima etapa de clasificacion pueden llevarse a cabo repetidamente con todo o parte del material obtenido en la etapa de molienda en seco y/o en la etapa de clasificacion.
El documento WO 2011/077232 se refiere al uso de formulaciones que contienen glicerol y/o poligliceroles agente durante la molienda en seco para mejorar las propiedades de autodispersion de dicho material mineral en una composicion acuosa. La viscosidad de la composicion final se reduce de esta manera y se mantiene estable en el tiempo. Ademas, la cantidad de espuma formada durante la etapa de dispersion se reduce.
Se han realizado intentos de mejorar la aplicabilidad de los materiales minerales particulados y especialmente de las cargas minerales que contienen carbonato de calcio, por ejemplo, tratando dichos materiales con acidos carboxflicos alifaticos superiores, que en algunos casos pueden tambien denominarse acidos grasos, y sales de acidos carboxflicos alifaticos. Por ejemplo, el documento WO 00/20336 se refiere a un carbonato de calcio natural ultrafino que se puede tratar opcionalmente con uno o mas de algunos acidos grasos, o una o mas de algunas sales, o sus mezclas, y que se utiliza como regulador de la reologfa en composiciones polimericas.
Del mismo modo, el documento US 4.407.986 se refiere a carbonato de calcio precipitado que esta tratado superficialmente con un dispersante que puede incluir acidos alifaticos superiores y sus sales metalicas a fin de limitar la adicion de aditivos lubricantes cuando este carbonato de calcio se amasa con polipropileno cristalino y para evitar la formacion de agregados de carbonato de calcio que limitan la resistencia al impacto del polipropileno.
En el documento EP 0 325 114, que se refiere a composiciones de revestimiento no colgantes para vehfculos a motor basadas en cloruro de polivinilo que tienen propiedades reologicas y de adhesion mejoradas, se utiliza una mezcla de una sal de amonio del acido 12-hidroxiestearico con un acido graso (en una relacion en peso de 1:1) para tratar una carga mineral.
El artfculo "Tensile behaviour of polystyrene filled with calcium carbonate" de P. Godard e Y. Bomal, The 5th International Fillers Conference Filplas, 19-20 de mayo de 1992, Manchester, Londres, RU, XP000372034, se refiere al comportamiento de traccion del poliestireno cargado con carbonato de calcio. El carbonato de calcio puede tratarse superficialmente con un copolfmero estadfstico de estireno-antudrido maleico.
El documento US 2010/025507 se refiere a un metodo para la molienda en seco de uno o mas materiales minerales que consisten en al menos un carbonato de calcio. La molienda tiene lugar en presencia de al menos un polfmero hidrofilo de tipo combinado que contiene al menos una funcion de oxido de alquileno injertada sobre al menos un monomero de etileno insaturado.
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El documento US 4.136.830 se refiere a un proceso de molienda que contiene adyuvantes de la molienda copolimericos. Los adyuvantes de la molienda copolimericos comprenden copoKmeros de estireno con anhndrido maleico, acidos itaconico o citraconico dispersables en el medio lfquido.
Ademas, los materiales minerales particulados se pueden tratar tambien con otros agentes de tratamiento superficial, tales como silanos, siloxanos, fosfatos, fosfonatos, oxalatos, succinatos, fluoruros, polfmeros naturales o sinteticos, o sus mezclas a fin de hidrofobizar la superficie de dicho material mineral.
Sin embargo, en muchos casos, la preparacion de los productos de carga mineral que contienen carbonato de calcio mediante el uso de los agentes de molienda y dispersantes anteriormente mencionados conduce a una calidad mala. Por ejemplo, el uso de agentes de molienda da como resultado a menudo una elevada susceptibilidad a la captacion de agua del producto de carga mineral resultante. Los materiales que contienen carbonato de calcio particulado que tienen una elevada sensibilidad a la absorcion de humedad pueden ser tambien inconvenientes cuando se usan como relleno en composiciones polimericas. Por ejemplo, dichos materiales pueden recoger humedad durante el almacenamiento, el transporte, y/o el procesamiento que, a su vez, puede conducir a la formacion de huecos en las composiciones polimericas producidas en un proceso de extrusion en fundido.
Aunque relacionado con un proceso de molienda en humedo, el documento EP 0 998 522 describe suspensiones que se muelen en ausencia de un dispersante o en presencia solo de cantidades inferiores a las eficaces, que a continuacion se secan y se usan como relleno en productos polimericos. Como regla general, la tecnica anterior ensena a no utilizar ningun dispersante ni agente de molienda para cualquier molienda, seca o humeda de carbonato de calcio si esta previsto el uso como relleno en productos polimericos.
A la vista de lo anterior, los expertos se siguen enfrentando al problema de una produccion eficaz de rellenos molidos en seco para su aplicacion en plasticos, tales como poliolefinas, sin una disminucion de la calidad. Todavfa hoy, los procesos de molienda en seco tienen varias desventajas. Por ejemplo, la ausencia de agentes de molienda y dispersantes da como resultado un bajo rendimiento y una baja eficacia de la molienda que, a su vez, conduce a un aumento global en el consumo de energfa.
Sigue existiendo necesidad de proporcionar productos de carga mineral y procesos para su preparacion que puedan reducir o evitar uno o mas de los inconvenientes tecnicos anteriormente mencionados.
Es por tanto un objeto de la presente invencion proporcionar un proceso para la preparacion de un producto de carga mineral que se pueda llevar a cabo en condiciones de alto rendimiento y una elevada eficacia de molienda. Otro objeto puede tambien verse en la disposicion de un proceso mas eficaz para la provision de un producto de carga mineral que tenga una susceptibilidad de captacion de la humedad relativamente baja.
Uno o mas de los problemas anteriores y otros problemas se resuelven por la materia sujeto como se define en el presente documento en las reivindicaciones independientes.
Un primer aspecto de la presente invencion se refiere a un proceso para la preparacion de un producto de carga mineral, comprendiendo dicho proceso las etapas de:
a) proporcionar un material que contenga carbonato de calcio;
b) proporcionar al menos un agente de molienda;
c) moler en seco el material que contiene carbonato de calcio en una mezcla obtenida poniendo en contacto:
i) el material que contiene el carbonato de calcio proporcionado en la etapa a), con
ii) el al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b)
en al menos una unidad de molienda para obtener una carga mineral molida en seco;
d) clasificar la carga mineral molida en seco de la etapa c) para obtener una fraccion gruesa y una fraccion fina, en el que la fraccion gruesa se elimina o se somete a una etapa de molienda en seco c) y la fraccion fina representa una carga mineral fina; y
e) secar opcionalmente la carga mineral fina de la etapa d) para obtener una carga mineral seca que tenga un contenido de humedad total de menos de 1,0 % es peso, basada en el peso total de dicha carga mineral seca;
en el que el contenido de humedad total en la mezcla de la etapa c) es menor de o igual a 10,0 % en peso, basado en el peso total de dicha mezcla;
la cantidad del al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) esta comprendida entre 0,05 y 150 mg/m2, basado en el area de la superficie espedfica del material que contiene carbonato de calcio medido segun el metodo del nitrogeno BET; la temperatura en la etapa c) esta comprendida entre 65 °C y 200 °C; y el al menos un agente de molienda se selecciona entre el grupo que consiste en copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico y derivados de copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico, y tiene una relacion de unidades monomericas (unidades de estireno: unidades de anhfdrido maleico, S:AM) de 1:2 a 15:1 y un peso molecular Mw de 500 a 40.000 g/mol.
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De acuerdo con el proceso de la presente invencion, el producto de carga mineral se puede preparar a partir de un material que contenga carbonato de calcio, por ejemplo, a partir de marmol, piedra caliza, tiza, dolomita, y similares, en un proceso de molienda en seco. La presente invencion utiliza al menos un agente de molienda seleccionado entre el grupo de copolfmeros de estireno-antndrido maleico y derivados de copolfmeros de estireno-anl'ndrido maleico en vez de agentes convencionales, tales como monoalquilenglicoles o polialquilenglicoles o poliacrilatos. Con este fin, se proporciona un material que contiene carbonato de calcio y se somete a una etapa de molienda en seco en una unidad de molienda (por ejemplo, un molino de bolas) a temperaturas elevadas que comprendidas entre 65 °C y 200 °C. El agente de molienda puede ponerse en contacto con dicho material que contiene carbonato de calcio antes de la etapa de molienda o durante la etapa de molienda. Tras la adicion del agente de molienda y durante la etapa de molienda, se puede formar una capa sobre al menos parte de la superficie de la carga mineral molida en seco. Dicha capa puede comprender los copolfmeros de estireno-antndrido maleico o derivados de los copolfmeros de estireno-antndrido maleico. Puede comprender tambien los productos de reaccion correspondientes del(de los) agente(s) de molienda que pueden ser el resultado de la reaccion de dicho(s) agente(s), por ejemplo, con el material que contiene el carbonato de calcio. Tfpicamente, dichos productos de reaccion son productos de reaccion resultantes de la reaccion del(de los) agente(s) de molienda con la superficie del material que contiene carbonato de calcio. Posteriormente a la etapa de molienda, la carga mineral molida en seco se somete a una etapa de clasificacion. En dicha etapa de clasificacion, la carga mineral molida en seco se divide en una fraccion gruesa y una fraccion fina. Mientras que la fraccion fina representa el producto final que, opcionalmente, puede someterse a una etapa de secado para eliminar al menos parte de la humedad (es decir, el agua) a fin de obtener una carga mineral seca que tenga un contenido de humedad de menos de 1,0 % en peso, la fraccion gruesa puede eliminarse o se puede recircular sometiendo a la misma de nuevo a la etapa de molienda en seco c). A fin de conseguir una eficacia de molienda optima y una calidad optima del producto de carga mineral obtenido, el al menos un agente de molienda tiene una relacion de unidades monomericas (unidades de estireno: unidades de anhndrido maleico, S:AM) de 1:2 a 15:1 y un peso molecular Mw de 500 a 40.000 g/mol.
Otro aspecto de la presente invencion se refiere a un producto de carga mineral. Dicho producto se obtiene mediante el proceso de acuerdo con la presente invencion y tiene una temperatura de inicio del desprendimiento de compuestos volatiles de al menos o igual a 200 °C.
Otro aspecto mas de la presente invencion se refiere al uso de un producto de carga mineral inventivo en una composicion polimerica, en la fabricacion de papel, revestimientos de papel, aplicaciones agncolas, pinturas, adhesivos, selladores, aplicaciones para la construccion y/o aplicaciones cosmeticas.
Las realizaciones ventajosas del proceso de acuerdo con la presente invencion y las realizaciones del producto de carga mineral obtenido mediante el proceso de acuerdo con la presente invencion se definen en las correspondientes reivindicaciones secundarias.
De acuerdo con una realizacion, el material que contiene el carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) se selecciona entre fuentes de carbonato de calcio naturales y, preferentemente, se selecciona entre el grupo consistente en marmol, piedra caliza, tiza, dolomita, y sus mezclas.
De acuerdo con otra realizacion, la cantidad de dicho al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) esta comprendida entre 0,01 y 10,0 % en peso, preferentemente de 0,05 a 5,0 % en peso, mas preferentemente de 0,1 a 3,0 % en peso, y lo mas preferente de 0,15 a 2,0 % en peso, basado en el peso en seco total del material que contiene carbonato de calcio.
De acuerdo con otra realizacion, el al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) tiene una relacion de unidades monomericas (S:AM) de 1:1 a 5:1, preferentemente de 1:1 a 4:1 y lo mas preferible de 1:1 a 3:1.
De acuerdo con otra realizacion, el al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) tiene un peso molecular Mw de 2.000 a 30.000 g/mol y preferentemente de 3.000 a 25.000 g/mol.
De acuerdo con otra realizacion adicional, el al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) esta parcial o completamente neutralizado con cationes seleccionados entre litio, sodio, potasio, calcio, magnesio, amonio, iminio, y sus mezclas.
De acuerdo con otra realizacion, el contenido de humedad total en la mezcla de la etapa c) es menor de o igual a 5,0 % en peso, preferentemente menor o igual a 2,0 % en peso, y mas preferentemente menor o igual a 1,0 % en peso, basado en el peso total de dicha mezcla.
De acuerdo con otra realizacion adicional, la temperatura en la etapa c) esta comprendida entre 70 °C y 180 °C, preferentemente entre 75 °C y 160 °C y mas preferentemente entr 80 °C y 150 °C.
De acuerdo con otra realizacion adicional, la carga mineral fina de la etapa d) tiene un tamano de partfculas promedio en peso d50 comprendido entre 0,4 y 40,0 pm, preferentemente entre 0,6 y 20,0 pm, y mas preferentemente entre 0,7 y 10,0 pm.
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De acuerdo con otra realizacion, el proceso comprende una etapa adicional de tratar la carga mineral fina de la etapa d) y/o la carga mineral seca de la etapa e) con un agente hidrofobizante para obtener un producto tratado superficialmente que tiene una capa de tratamiento en al menos parte de la superficie de dicho producto.
De acuerdo con otra realizacion, el producto obtenido despues del tratamiento de la carga mineral fina de la etapa d) y/o la carga mineral seca de la etapa e) tiene una susceptibilidad de captacion de humedad de menos de o igual a 0,9 mg/g, preferentemente menor o igual a 0,8 mg/g, mas preferentemente menor o igual a 0,7 mg/g, y lo mas preferentemente de 0,2 a 0,6 mg/g.
De acuerdo con otra realizacion, dicho producto tiene una temperatura de inicio del desprendimiento de componentes volatiles de al menos o igual a 230 °C, preferentemente de al menos o igual a 250 °C.
De acuerdo con otra realizacion, el producto de carga mineral se usa en una composicion polimerica, dicha composicion polimerica comprende:
a) al menos una resina polimerica; y
b) de 0,1 a 90,0 % en peso, preferentemente de 1,0 a 85,0 % en peso, y mas preferentemente de 2,0 a 45,0 % en peso, basado en el peso total de dicha composicion de polfmero, del producto de carga mineral obtenido mediante el proceso de acuerdo con la presente invencion.
Debe entenderse que, para los fines de la presente invencion, los siguientes terminos tienen los siguientes significados:
El termino "carga" en el significado de la presente invencion se refiere a sustancias que se pueden anadir a materiales, tales como polfmeros, elastomeros, pinturas, o adhesivos, por ejemplo, para disminuir el consumo de materiales mas caros o para mejorar las propiedades mecanicas de los productos resultantes. La persona experta en la materia conoce muy bien las cargas, normalmente cargas minerales, utilizados en el campo respectivo.
El termino "molido en seco" o "molienda en seco", en el significado de la presente invencion, se refiere a la transformacion en polvo de un material solido utilizando un molino (por ejemplo, por medio de un molino de bolas), en el que dicho material a molturar tiene un contenido total de humedad menor o igual al 10% en peso, basado en el peso total de dicho material.
Los terminos "grueso" y "fino" como se usan en el presente documento describen el tamano de partfculas de dos fracciones de un material particulado entre sf y, por lo tanto, no implica un tamano de partfculas o un intervalo de tamano espedfico. Salvo que se indique otra cosa, ambos terminos se refieren al tamano de partfculas promedio en peso relativo cfe0. A este respecto, la expresion "fraccion fina" indica que el tamano de partfculas promedio en peso d50 de dicha fraccion es mas pequeno que el tamano de partfculas promedio en peso d50 de la "fraccion gruesa" correspondiente.
Salvo que se especifique otra cosa, el termino "secado" se refiere a un proceso segun el cual se elimina al menos una parte del agua de un material que se va a secar de tal manera que se alcanza un peso constante del material "seco" obtenido a 120 °C. Ademas, un material "seco" puede definirse adicionalmente por su contenido de humedad total que, salvo que se especifique otra cosa, es menor o igual a 1,0 % en peso, preferentemente menor o igual al 0,5 % en peso, mas preferentemente menor o igual al 0,2 % en peso, y lo mas preferente entre 0,03 y 0,07 % en peso, basado en el peso total de material seco.
El "contenido de humedad total" de un material se refiere al porcentaje de humedad (es decir, agua) que se puede desorber desde una muestra tras calentamiento a 220 °C.
Una "fuente de carbonato de calcio natural" puede ser cualquier material natural que comprenda carbonato de calcio. Dichos materiales comprenden, por ejemplo, marmol, piedra caliza, tiza, dolomita, y similares.
La "susceptibilidad de captacion de la humedad" de un material se refiere a la cantidad de humedad absorbida sobre la superficie de dicho material en un determinado tiempo tras exposicion a una atmosfera humeda definida y se expresa en mg/g. La "susceptibilidad de captacion de la humedad normalizada" de un material se refiere a la cantidad de humedad absorbida sobre la superficie de dicho material en un determinado tiempo tras exposicion a una atmosfera humeda definida y se expresa en mg/m2.
La expresion "temperatura de inicio del desprendimiento de componentes volatiles" en el significado de la presente solicitud se refiere a una temperatura a la cual los compuestos volatiles -incluyendo los compuestos volatiles introducidos como resultado del presente proceso- comienzan a desprenderse, como se observa en una curva termogravimetrica (TGA), al representar graficamente la masa de la muestra restante (eje-y) en funcion de la temperatura (eje-x), la preparacion e interpretacion de dicha curva se define a partir de ahora en el presente documento en la parte experimental.
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A lo largo de la presente solicitud, el tamano de partfculas de una fraccion de un material particulado se describe por su distribucion del tamano de partfculas. El valor dx representa el diametro con respecto al cual x% en peso de las partfculas tienen diametros inferiores a dx. Esto significa, por ejemplo, que el valor dg8 (denominado tambien corte superior) es el tamano de partfculas para el cual el 98 % de todas las partfculas de una fraccion son mas pequenas que el valor indicado. El valor d50 es por tanto "el tamano de partfculas promedio en peso" al cual el 50 % de todas las partfculas son mas pequenas que el tamano de partfculas indicado.
Salvo que se indique otra cosa, el "peso molecular" o "Mw" de un polfmero, como se usa en el presente documento, se refiere al peso molecular promedio en peso tal como se mide segun el metodo descrito a partir de ahora en el presente documento.
Donde se usa un artfculo indefinido o definido cuando se refiere a un nombre singular, por ejemplo, "uno", "una" o "el", esto incluye el plural de este nombre salvo que se especifique otra cosa.
Cuando el termino "que comprende" se usa en la presente descripcion y en las reivindicaciones, no excluye otros elementos. Para los fines de la presente invencion, se considera que el termino "que consiste de" es una realizacion preferida del termino "que comprende". Si a partir de ahora en el presente documento un grupo se define para comprender al menos un determinado numero de realizaciones, esto tambien debe ser entendido que divulga un grupo, que consiste preferentemente solo en estas realizaciones.
Los terminos como "obtenible" o "definible" y "obtenido" o "definido" se usan de forma indistinta. Esto, por ejemplo, significa que, salvo que el contexto indique claramente otra cosa, el termino "obtenido" no significa que indique que, por ejemplo, una realizacion deba obtenerse mediante, por ejemplo, la secuencia de etapas que siguen al termino "obtenido" aunque dicho entendimiento limitado siempre este incluido en los terminos "obtenido" o "definido" como una realizacion preferida.
De acuerdo con el proceso de la presente invencion, el producto de carga mineral se puede preparar a partir de un material que contiene carbonato de calcio. Dicho proceso comprende una etapa de molienda en seco que se lleva a cabo en presencia de al menos un agente de molienda seleccionado entre copolfmeros de estireno-anhndrido maleico y derivados de copolfmeros de estireno-antndrido maleico. La presencia de dicho al menos un agente de molienda durante la molienda en seco conduce a una carga mineral molida en seco que puede proporcionar una capa en al menos una parte de la superficie de la carga mineral molida en seco, en el que dicha capa puede comprender dicho al menos un agente de molienda. Como se analizara con mas detalle mas adelante en el presente documento, la presencia de dicho al menos un agente de molienda durante la etapa de molienda en seco puede conducir tambien a la formacion de productos de reaccion resultantes de la reaccion del material que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) con dicho al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b). Dicho producto de reaccion puede tambien formar parte de la capa que esta presente en al menos parte de la superficie de la carga mineral molida en seco.
Los inventores han descubierto de forma sorprendente que el producto de carga mineral obtenido mediante el proceso de acuerdo con la presente invencion proporciona algunas ventajas. Por ejemplo, el al menos un copolfmero de estireno-anhndrido maleico y/o al menos un derivado de un copolfmero de estireno-anhndrido maleico puede utilizarse como un sustituto para agentes de molienda y agentes dispersantes convencionales, tales como monoalquilenglicoles o polialquilenglicoles o poliacrilatos.
Los problemas descritos anteriormente en el presente documento con respecto a la tecnica anterior pueden resolverse mediante el proceso de acuerdo con la presente invencion utilizando cantidades eficaces de copoifmeros de estireno-anhndrido maleico o sus derivados. El uso de agentes de molienda como se describe en el presente documento puede dar como resultado mayores capacidades de moliente y un mayor rendimiento. A su vez, se requieren inversiones mas bajas y superficies mas pequenas de la planta para capacidades de produccion iguales.
En lo sucesivo, se describiran con mas detalle las realizaciones preferidas del proceso de acuerdo con la presente invencion para preparar un producto de carga mineral. Debe entenderse que estos detalles y realizaciones se aplican tambien al propio producto de carga mineral asf como al uso de dicho producto en cualquiera de las aplicaciones descritas.
Etapa de proceso a)
De acuerdo con la etapa a ) del proceso de acuerdo con la presente invencion, se proporciona un material que contiene carbonato de calcio. En general, dicho material que contiene carbonato de calcio puede ser cualquier fuente de carbonato de calcio y puede ser de origen natural o sintetico.
En algunas realizaciones del proceso de acuerdo con la presente invencion, el material que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) se selecciona entre fuentes de carbonato de calcio natural, que contienen preferentemente de 50 a 98% en peso de carbonato de calcio, basado en el peso total de dicho material que contiene carbonato de calcio.
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De acuerdo con una realizacion, el material que contiene carbonato de calcio contiene al menos un 50 % en peso, preferentemente al menos un 70 % en peso, mas preferentemente al menos un 80 % en peso, incluso de forma mas preferente al menos un 90% en peso, y lo mas preferente de 90 a 98 % en peso de carbonato de calcio, basado en el peso total de dicho material que contiene carbonato de calcio.
De acuerdo con otra realizacion, el material que contiene el carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) se selecciona entre el grupo que consiste de marmol, piedra caliza, tiza, dolomita, y sus mezclas.
De acuerdo con una realizacion preferida, el material que contiene el carbonato de calcio proporcionado en la etapa
a) se selecciona entre el grupo que consiste de marmol, piedra caliza, tiza, y sus mezclas.
Cuando el carbonato de calcio es de origen sintetico, el contenido de carbonato de calcio puede ser carbonato de calcio precipitado (CCP). Un CCP en el significado de la presente invencion es un material sintetizado, obtenido generalmente mediante precipitacion tras una reaccion de dioxido de carbono e hidroxido de calcio (cal hidratada) en un entorno acuoso o mediante precipitacion de una fuente de calcio y un carbonato en agua. Ademas, el carbonato de calcio precipitado puede ser tambien el producto de introducir sales de calcio y carbonato, cloruro de calcio y carbonato de sodio, por ejemplo, en un entorno acuoso. CCP puede ser vaterita, calcita o aragonito. Los CCP se describen tambien, por ejemplo, en los documentos EP 2 447 213, EP 2 524 898, EP 2 371 766, o en la solicitud de patente europea no publicada n.° 12 164 041.1.
De manera adecuada, el material que contiene el carbonato de calcio de la etapa a) se proporciona como un material solido que esta en forma particulada. A este respecto, el material que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) puede tener cualquier distribucion de tamano de partfculas que permita al material someterse a una etapa de molienda en seco. Por lo tanto, el material que contiene carbonato de calcio puede proporcionarse como un material triturado, por ejemplo, en forma triturada o premolida.
De acuerdo con una realizacion, el material que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) tiene un tamano de partfculas promedio en peso cfe0 comprendido entre 5,0 y 600,0 pm y preferentemente entre 50,0 y 300,0 pm.
Etapa de proceso b)
De acuerdo con la etapa b) del proceso de acuerdo con la presente invencion, se proporciona al menos un agente de molienda. Un "agente de molienda" en el significado de la presente invencion puede ser cualquier compuesto que se puede anadir antes y/o durante la etapa de molienda (por ejemplo, molienda en seco) a fin de potenciar el rendimiento de la molienda.
Los inventores han descubierto de forma sorprendente que es especialmente ventajoso usar al menos un agente de molienda seleccionado entre el grupo que consiste en copolfmeros de estireno-anhndrido maleico y derivados de copolfmeros de estireno-anhndrido maleico, en el que dicho agente de molienda tiene una relacion de unidades monomericas (unidades de estireno: unidades de anhndrido maleico, S:AM) de 1:2 a 15:1 y un peso molecular Mw de 500 a 40.000 g/mol.
Para el fin de la presente invencion, los copolfmeros de estireno-anhndrido maleico (SAM) pueden definirse por su "relacion de unidades monomericas" de la cadena polimerica, es decir, por la relacion de unidades monomericas (S:AM) de unidades de estireno (S) a unidades de anhndrido maleico (MA).
Salvo que se indique otra cosa, la relacion (S:AM) se utiliza igualmente para definir la relacion de unidades monomericas de:
■ derivados de copolfmeros de estireno-anhndrido maleico (derivados de SAM);
■ productos de reaccion de copolfmeros de estireno-anhndrido maleico (productos de reaccion de SAM); y
■ productos de reaccion de derivados de copolfmeros de estireno-anhndrido maleico (productos de reaccion de derivados de SAM).
Dichos productos de reaccion son normalmente el resultado de la reaccion del material que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) con dicho al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b).
Como sera mas evidente a partir de las realizaciones siguientes del presente documento, la relacion de unidades monomericas (S:AM) de esta manera, por una parte, incluye unidades de estireno, unidades de estireno modificado (presentes en los derivados de SAM) y productos de reaccion de ambos, y, por otra parte, incluye unidades de anhndrido maleico, unidades de anhndrido maleico modificado (presentes en los derivados de SAM) y productos de reaccion de ambos.
Los copolfmeros de estireno-anhndrido maleico en el significado de la presente invencion pueden ser cualesquiera polfmeros obtenibles copolimerizando estireno y anhndrido maleico, por ejemplo, copolfmeros aleatorios lineales o
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ramificados, copoKmeros en bloque lineales o ramificados, o una de sus mezclas.
Por lo tanto, de acuerdo con una realizacion, el al menos un agente de molienda se selecciona entre copoKmeros de estireno-antndrido maleico vfrgenes, es decir, a partir de copoKmeros de estireno-antndrido maleico no modificados (denominados en la tecnica SAM o SAMnh).
De acuerdo con una realizacion preferida, el al menos un agente de molienda se selecciona entre derivados de copolfmeros de estireno-antndrido maleico (derivados de SAM), preferentemente, dicho al menos un agente de molienda se selecciona entre derivados de copolfmeros de estireno-antndrido maleico que tienen unidades de antndrido maleico parcial o completamente hidrolizado y/o unidades de antndrido maleico parcial o completamente esterificado y/o unidades de antndrido maleico parcial o completamente amidado y/o unidades de antndrido maleico parcial o completamente imidado.
Los derivados de copolfmeros de estireno-antndrido maleico (derivados de SAM) pueden ser cualesquiera polfmeros obtenibles:
a) copolimerizando estireno y antndrido maleico para obtener copolfmeros y someter adicionalmente dichos copolfmeros a una etapa de modificacion; o
b) copolimerizando una mezcla que comprende un monomero de estireno y un monomero de antndrido maleico para obtener copolfmeros, en el que al menos una parte de uno o ambos de los dos monomeros es un monomero modificado y, opcionalmente, someter dichos copolfmeros a una etapa de modificacion.
En una realizacion preferida, los derivados de SAM pueden ser cualesquiera polfmeros obtenibles copolimerizando estireno y antndrido maleico para obtener copolfmeros y someter ademas dichos copolfmeros a una etapa de modificacion.
Dicha modificacion de los copolfmeros conduce normalmente a una modificacion parcial o completa de los copolfmeros de estireno-antndrido maleico, es decir, a copolfmeros de estireno-antndrido maleico que tienen unidades monomericas parcial o completamente modificadas. Por consiguiente, los derivados de copolfmeros de estireno-antndrido maleico en el significado de la presente invencion pueden tener unidades de estireno parcial o completamente modificadas y/o unidades de antndrido maleico parcial o completamente modificadas, preferentemente, unidades de estireno parcialmente modificadas y/o unidades de antndrido maleico parcialmente modificadas, y mas preferentemente unidades de estireno completamente modificadas y/o unidades de antndrido maleico completamente modificadas.
Salvo que se indique otra cosa, el termino "parcialmente modificado" como se usa en el presente documento indica que los derivados de SAM siguen comprendiendo una o varias unidades monomericas no modificadas, por ejemplo, unidades de estireno no modificadas o unidades de antndrido maleico no modificadas. En contraste con lo anterior, el termino "completamente modificado" indica que cualquier unidad monomerica presente en un derivado de SAM esta modificada, por ejemplo, cualquier unidad de estireno o cualquier unidad de antndrido maleico. El mismo significado se aplica tambien a mas modificaciones espedficas: A este respecto, el termino "unidades de antndrido maleico parcialmente hidrolizado", por ejemplo, significa que un derivado de un copolfmero de estireno-antndrido maleico puede seguir comprendiendo unidades de antndrido maleico no hidrolizado, mientras que el termino "unidades de antndrido maleico completamente hidrolizado" significa que todas las unidades de antndrido maleico del derivado de SAM estan en forma hidrolizada.
De acuerdo con una realizacion, los derivados de copolfmeros de estireno-antndrido maleico se seleccionan entre copolfmeros de estireno-antndrido maleico que tienen unidades de antndrido maleico parcial o completamente modificado, que tienen preferentemente unidades de antndrido maleico parcialmente hidrolizado, y que tienen mas preferentemente unidades de antndrido maleico parcialmente modificado.
De acuerdo con otra realizacion, los derivados de copolfmeros de estireno-antndrido maleico se seleccionan entre copolfmeros de estireno-antndrido maleico obtenibles copolimerizando estireno y antndrido maleico para obtener copolfmeros y someter dichos copolfmeros a una etapa de modificacion, dichos derivados que tienen unidades de antndrido maleico parcial o completamente modificado, que tienen preferentemente unidades de anhfdrido maleico parcialmente hidrolizado, y que tienen mas preferentemente unidades de anhfdrido maleico parcialmente modificado.
De acuerdo con una realizacion, la etapa de modificacion comprende la reaccion con hidroxidos metalicos, amoniaco, aminas, iminas, alcoholes, acidos carboxflicos, acidos minerales, y sus mezclas.
De acuerdo con una realizacion preferida, la etapa de modificacion comprende la reaccion con hidroxidos metalicos, preferentemente, hidroxidos de metales alcalinos, y mas preferentemente hidroxido de sodio, hidroxido de potasio, y sus mezclas.
Por lo tanto, los derivados de copolfmeros de estireno-anhidrido maleico se pueden seleccionar entre copolfmeros de estireno-anhidrido maleico obtenibles copolimerizando estireno y anhfdrido maleico para obtener copolfmeros y
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someter dichos copoKmeros a una etapa de modificacion que comprende la reaccion con hidroxidos metalicos, amoniaco, aminas, iminas, alcoholes, acidos carbox^licos, acidos minerales, y sus mezclas, dichos derivados que tienen unidades de antndrido maleico parcial o completamente modificado, que tienen preferentemente unidades de antndrido maleico parcialmente hidrolizado, y que tienen mas preferentemente unidades de antndrido maleico parcialmente modificado.
De acuerdo con otra realizacion, la etapa de modificacion comprende la reaccion con hidroxidos de metales alcalinos, amoniaco, aminas primarias, alcoholes C1-C10, acidos carboxflicos C1-C10, acido clortndrico, acido fosforico, acido sulfurico, y sus mezclas.
De acuerdo con otra realizacion, los derivados de copolfmeros de estireno-antndrido maleico se seleccionan de esta manera entre copolfmeros de estireno-antndrido maleico obtenibles copolimerizando estireno y antndrido maleico para obtener copolfmeros y sometiendo ademas dichos copoUmeros a una etapa de modificacion que comprende la reaccion con hidroxidos de metales alcalinos, amoniaco, aminas primarias, alcoholes C1-C10, acidos carboxflicos C1-C10, acido clortndrico, acido fosforico, acido sulfurico y sus mezclas, dichos derivados que tienen unidades de antndrido maleico parcial o completamente modificado, que tienen preferentemente unidades de antndrido maleico parcialmente hidrolizado, y que tienen mas preferentemente unidades de antndrido maleico parcialmente modificado.
De acuerdo con otra realizacion, los derivados de copolfmeros de estireno-antndrido maleico se seleccionan entre copolfmeros de estireno-antndrido maleico obtenibles copolimerizando estireno y antndrido maleico para obtener copolfmeros y sometiendo dichos copolfmeros a una etapa de modificacion que comprende la reaccion con hidroxido de sodio, hidroxido de potasio, y sus mezclas, dichos derivados que tienen unidades de antndrido maleico parcial o completamente modificado, que tienen preferentemente unidades de antndrido maleico parcialmente hidrolizado, y que tienen mas preferentemente unidades de antndrido maleico parcialmente modificado.
Tal como se ha divulgado anteriormente en el presente documento, los derivados de copolfmeros de estireno antndrido maleico pueden ser copolfmeros de estireno-antndrido maleico que tienen unidades de estireno parcial o completamente modificado y/o unidades de antndrido maleico parcial o completamente modificado, y, preferentemente, dichos derivados de SAM pueden ser copolfmeros de estireno-antndrido maleico que tienen unidades de antndrido maleico parcial o completamente modificado. El termino "modificado, como se usa en el presente documento indica que un polfmero comprende unidades monomericas que pueden ser obtenibles a partir de etapas de modificaciones, por ejemplo, mediante la formacion de hidrolizados (por ejemplo, unidades de antndrido maleico hidrolizado), esteres (por ejemplo, unidades de antndrido maleico esterificado), amidas (por ejemplo, unidades de antndrido maleico amidado), e imidas (por ejemplo, unidades de antndrido maleico imidado).
A este respecto, los copolfmeros de estireno-antndrido maleico que tienen unidades de antndrido maleico hidrolizado, por ejemplo, pueden comprender grupos carboxilo [-C(=O)OH] y/o grupos carboxilato [-C(=O)O']. Por consiguiente, los copolfmeros de estireno-antndrido maleico que tienen unidades de antndrido maleico esterificado pueden comprender grupos ester [-C(=O)OR] resultantes de una etapa de modificacion utilizando alcoholes, tales como metanol, etanol, y similares, mientras que los copolfmeros de estireno-antndrido maleico que tienen unidades de antndrido maleico amidado pueden comprender restos amida [-C(=O)NHR] resultantes de una etapa de modificacion utilizando aminas, tales como amoniaco, aminas primarias (por ejemplo, metilamina, dimetilaminopropilamina), y aminas secundarias (por ejemplo, dimetilamina). Los restos imida [-C(=O)NHC(=O)-] que estan presentes en copolfmeros de estireno-antndrido maleico que tienen unidades de antndrido pueden ser el resultado tambien de modificaciones utilizando aminas tales como amoniaco o aminas primarias (por ejemplo, metilamina, dimetilaminopropilamina) pero, sin embargo, requieren una sustitucion nucleofila con un unico resto amina o ambos grupos carbonilo de la unidad de antndrido maleico.
En general, una modificacion de la unidad de antndrido maleico -desde un punto de vista qrnmico- puede comprender al menos una modificacion en el primer grupo carbonilo y, como alternativa, otra sustitucion nucleofila en el segundo grupo carbonilo de la unidad de antndrido maleico. En particular, esto se aplica a los copolfmeros de estireno-antndrido maleico que tienen unidades de antndrido maleico parcial o completamente esterificado asf como a copolfmeros de estireno-anhidrido maleico que tienen unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente amidado que, de esta manera, pueden comprender unidades de monoester y/o diester (es decir, unidades de anhfdrido maleico "monoesterificado" y/o "diesterificado") asf como unidades monomericas de monoamida y diamida (es decir, unidades de anhfdrido maleico "monoamidado" y/o "diamidado").
Si no se indica de otra forma, las expresiones "unidades de anhfdrido maleico esterificado" y "unidades de anhfdrido maleico amidado" abarcan unidades de anhfdrido maleico monomodificado y dimodificado.
Como ya se ha resenado anteriormente, los copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico imidado se forman mediante una sustitucion en ambos grupos carbonilo de una unidad de anhfdrido maleico que, a su vez, hace que una especificacion adicional sea redundante. En el caso de modificaciones hidrolfticas, por ejemplo, en una etapa de modificacion que utiliza un hidroxido metalico, una unidad de acido dicarboxflico o dicarboxilato se obtiene ya despues de la sustitucion nucleofila en el primer grupo carbonilo. Por consiguiente, el termino "hidrolizado" implica la presencia de dos grupos carboxflicos [-C(=O)OH o -C(=O)O- o ambos] y tampoco requiere ninguna especificacion
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acerca de si el grupo de anhndrido maleico esta monohidrolizado o dihidrolizado.
De acuerdo con una realizacion, los derivados de copoKmeros de estireno-anhndrido maleico se seleccionan entre copoKmeros de estireno-anhndrido maleico que tienen unidades de anhndrido maleico parcial o completamente hidrolizado y/o unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente esterificado y/o unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente amidado y/o unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente imidado.
De acuerdo con una realizacion, los derivados de copolfmeros de estireno-anhndrido maleico se seleccionan entre copolfmeros de estireno-anhndrido maleico que tienen unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente hidrolizado, que tienen preferentemente unidades de anhfdrido maleico parcialmente hidrolizado, y que tienen mas preferentemente unidades de anhfdrido maleico completamente hidrolizado.
De acuerdo con una realizacion, los derivados de copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico se seleccionan entre copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico que tienen unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente esterificado, que tienen preferentemente unidades de anhfdrido maleico parcialmente esterificado, y que tienen mas preferentemente unidades de anhfdrido maleico completamente esterificado.
De acuerdo con una realizacion, los derivados de copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico se seleccionan entre copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico que tienen unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente amidado, que tienen preferentemente unidades de anhfdrido maleico parcialmente amidado, y que tienen mas preferentemente unidades de anhfdrido maleico completamente amidado.
De acuerdo con una realizacion, los derivados de copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico se seleccionan entre copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico que tienen unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente imidado, que tienen preferentemente unidades de anhfdrido maleico parcialmente imidado, y que tienen mas preferentemente unidades de anhfdrido maleico completamente imidado.
De acuerdo con una realizacion preferida, los derivados de copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico se seleccionan entre copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico que tienen:
a) unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente hidrolizado; y/o
unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente mono esterificado y/o diesterificado; y/o
c) unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente monoamidado y/o diamidado; y/o
d) unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente imidado.
De acuerdo con otra realizacion preferida, los derivados de copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico se seleccionan entre copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico que tienen:
a) unidades de anhfdrido maleico parcialmente hidrolizado; y/o
b) unidades de anhfdrido maleico parcialmente monoesterificado y/o diesterificado; y/o
c) unidades de anhfdrido maleico parcialmente monoamidado y/o diamidado; y/o
d) unidades de anhfdrido maleico parcialmente imidado.
De acuerdo con otra realizacion preferida mas, los derivados de copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico se seleccionan entre copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico que tienen:
a) unidades de anhfdrido maleico completamente hidrolizado; y/o
b) unidades de anhfdrido maleico completamente monoesterificado y/o diesterificado; y/o
c) unidades de anhfdrido maleico completamente monoamidado y/o diamidado; y/o
d) unidades de anhfdrido maleico completamente imidado.
De acuerdo con otra realizacion de la presente invencion, los derivados de copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico pueden estar parcial o completamente neutralizados con cationes monovalentes o divalentes seleccionados entre litio, sodio, potasio, calcio, magnesio, amonio, iminio, y sus mezclas, lo que significa que los protones presentes en los derivados de copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico pueden estar parcial o completamente sustituidos por cualquiera de los cationes anteriormente mencionados. Se puede conseguir dicha neutralizacion, por ejemplo, mediante el ajuste a un valor de pH espedfico utilizando reactivos tales como hidroxidos metalicos (por ejemplo, hidroxido de sodio, hidroxido de potasio), aminas (por ejemplo, amomaco, polietilenimina), o iminas. Los protones tfpicos que pueden estar sustituidos son aquellos que se encuentran en acidos carboxflicos [-C(=O)OH], acidos sulfonicos [-S(=O)2OH], y/o imidas [-C(=O)NHC(=O)-]. La persona experta sabe como sustituir parcial o completamente los protones por cationes monovalentes o divalentes y sabe tambien como determinar si un derivado esta parcial o completamente neutralizado.
Sin embargo, en los casos donde los derivados de copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico comprenden grupos basicos (por ejemplo, aminas), los derivados de copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico pueden tambien neutralizarse mediante la adicion de acidos carboxflicos C1-C10 (por ejemplo, acido acetico), acidos minerales (por
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ejemplo, acido clorhndrico, acido fosforico o acido sulfurico), y sus mezclas.
Por consiguiente, los derivados de copoKmeros de estireno-anhndrido maleico pueden seleccionarse a partir de copoKmeros de estireno-anhndrido maleico parcial o completamente modificado que tienen unidades de estireno parcial o completamente modificado o unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente modificado, en el que dichos derivados estan parcial o completamente neutralizados con cationes monovalentes o divalentes seleccionados entre litio, sodio, potasio, calcio, magnesio, amonio, iminio, y sus mezclas.
De acuerdo con otra realizacion, los derivados de copolfmeros de estireno-anhndrido maleico se seleccionan entre copolfmeros de estireno-anhndrido maleico que tienen unidades de anhndrido maleico parcial o completamente hidrolizado y/o unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente esterificado y/o unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente amidado y/o unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente imidado, en el que dichos derivados estan parcial o completamente neutralizados con cationes monovalentes o divalentes seleccionados entre litio, sodio, potasio, calcio, magnesio, amonio, iminio, y sus mezclas.
De acuerdo con una realizacion preferida, los derivados de copolfmeros de estireno-anhndrido maleico se seleccionan entre copolfmeros de estireno-anhndrido maleico que tienen:
a) unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente hidrolizado; y/o
unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente mono esterificado y/o diesterificado; y/o
c) unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente monoamidado y/o diamidado; y/o
d) unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente imidado;
en el que dichos derivados estan parcial o completamente neutralizados con cationes monovalentes o divalentes seleccionados entre litio, sodio, potasio, calcio, magnesio, amonio, iminio, y sus mezclas.
De acuerdo con otra realizacion adicional, los derivados de copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico se seleccionan entre copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico que tienen unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente hidrolizado, que tienen preferentemente unidades de anhfdrido maleico parcialmente hidrolizado, y que tienen mas preferentemente unidades de anhfdrido maleico completamente hidrolizado, en el que dichos derivados estan parcial o completamente neutralizados con cationes monovalentes o divalentes seleccionados entre litio, sodio, potasio, calcio, magnesio, amonio, iminio, y sus mezclas.
De acuerdo con otra realizacion adicional, los derivados de copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico se seleccionan entre copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico que tienen unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente esterificado, que tienen preferentemente unidades de anhfdrido maleico parcialmente esterificado, y que tienen mas preferentemente unidades de anhfdrido maleico completamente esterificado, en el que dichos derivados estan parcial o completamente neutralizados con cationes monovalentes o divalentes seleccionados entre litio, sodio, potasio, calcio, magnesio, amonio, iminio, y sus mezclas.
De acuerdo con otra realizacion adicional, los derivados de copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico se seleccionan entre copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico que tienen unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente amidado, que tienen preferentemente unidades de anhfdrido maleico parcialmente amidado, y que tienen mas preferentemente unidades de anhfdrido maleico completamente amidado, en el que dichos derivados estan parcial o completamente neutralizados con cationes monovalentes o divalentes seleccionados entre litio, sodio, potasio, calcio, magnesio, amonio, iminio, y sus mezclas.
De acuerdo con otra realizacion adicional, los derivados de copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico se seleccionan entre copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico que tienen unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente imidado, que tienen preferentemente unidades de anhfdrido maleico parcialmente imidado, y que tienen mas preferentemente unidades de anhfdrido maleico completamente imidado, en el que dichos derivados estan parcial o completamente neutralizados con cationes monovalentes o divalentes seleccionados entre litio, sodio, potasio, calcio, magnesio, amonio, iminio, y sus mezclas.
En otra realizacion de la presente invencion, los derivados de copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico comprenden ademas unidades de estireno parcial o completamente modificado, preferentemente, las unidades de estireno parcial o completamente modificado son unidades de estireno completa o parcialmente sulfonado, mas preferentemente, las unidades de estireno parcial o completamente modificado son unidades de estireno parcialmente sulfonado, y lo mas preferible, las unidades de estireno parcial o completamente modificado son unidades de estireno completamente sulfonado.
De acuerdo con una realizacion preferida, los derivados de copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico se seleccionan, por tanto, entre copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico que tienen:
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a) unidades de anhndrido maleico que esta
i) parcial o completamente hidrolizado; y/o
ii) parcial o completamente monoesterificado y/o diesterificado; y/o
iii) parcial o completamente monoamidado y/o diamidado; y/o
iv) parcial o completamente imidado;
y/o
b) unidades de estireno que esta parcial o completamente sulfonado;
en el que dichos derivados de copolfmeros de estireno-anhndrido maleico estan parcial o completamente neutralizados con cationes monovalentes o divalentes seleccionados entre litio, sodio, potasio, calcio, magnesio, amonio, iminio, y sus mezclas.
De acuerdo con otra realizacion preferida, los derivados de copolfmeros de estireno-anhndrido maleico se seleccionan, por tanto, entre copolfmeros de estireno-anhndrido maleico que tienen:
a) unidades de anhndrido maleico que esta
i) parcialmente hidrolizado; y/o
ii) parcialmente monoesterificado y/o diesterificado; y/o
iii) parcialmente monodiamidado y/o diamidado; y/o
iv) parcialmente imidado;
y/o
b) unidades de estireno que esta parcial o completamente sulfonado;
en el que dichos derivados de copolfmeros de estireno-anhndrido maleico estan parcial o completamente neutralizados con cationes monovalentes o divalentes seleccionados entre litio, sodio, potasio, calcio, magnesio, amonio, iminio, y sus mezclas.
De acuerdo con otra realizacion preferida mas, los derivados de copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico se seleccionan entre copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico que tienen:
a) unidades de anhfdrido maleico que esta
i) completamente hidrolizado; o
ii) completamente monoesterificado y/o diesterificado; o
iii) completamente monoamidado y/o diamidado; o
iv) completamente imidado;
y/o
b) unidades de estireno que esta parcial o completamente sulfonado;
en el que dichos derivados de copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico estan completamente neutralizados con cationes monovalentes o divalentes seleccionados entre litio, sodio, potasio, calcio, magnesio, amonio, iminio, y sus mezclas.
Los copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico que tienen unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente esterificado (monoesterificado y/o diesterificado) y/o unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente amidado (monoamidado y/o diamidado) y/o unidades de anhfdrido maleico parcial o completamente imidado, pueden estar sustituidos con grupos organilo lineales, ramificados, alifaticos, dclicos, saturados e insaturados, preferentemente, dichos grupos organilo tienen una cantidad total de atomos de carbono de C1 a C10, mas preferentemente de C1 a C5 y lo mas preferible de C1 a C3.
Para los fines de la presente invencion, el al menos un agente de molienda (es decir, los copolfmeros de estireno- anhfdrido maleico y los derivados de copolfmeros de estireno-anhfdrido maleico) proporcionados en la etapa b) pueden tener una relacion de unidades monomericas (unidades de estireno: unidades de anhfdrido maleico, S:AM) de 1:2 a 15:1.
De acuerdo con una realizacion, el al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) tiene una relacion de unidades monomericas (S:AM) de 1:1 a 5:1, preferentemente de 1:1 a 4:1 y lo mas preferible de 1:1 a 3:1.
De manera adicional o alternativa, el al menos un agente de molienda puede definirse tambien por su peso molecular Mw que puede estar comprendido en el intervalo entre 500 y 40.000 g/mol.
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De acuerdo con otra realizacion, el al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) tiene un peso molecular Mw de 1.000 a 40.000 g/mol, preferentemente de 2.000 a 30.000 g/mol y lo mas preferible de 3.000 a 25.000 g/mol.
De acuerdo con otra realizacion adicional, el al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) tiene un peso molecular Mw de 1.000 a 40.000 g/mol y una relacion de unidades monomericas (S:AM) de 1:1 a 5:1, preferentemente de 1:1 a 4:1 y lo mas preferible de 1:1 a 3:1.
De acuerdo con otra realizacion adicional, el al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) tiene un peso molecular Mw de 2.000 a 30.000 g/mol y una relacion de unidades monomericas (S:AM) de 1:1 a 5:1, preferentemente de 1:1 a 4:1 y lo mas preferible de 1:1 a 3:1.
De acuerdo con otra realizacion adicional, el al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) tiene un peso molecular Mw de 3.000 a 25.000 g/mol y una relacion de unidades monomericas (S:AM) de 1:1 a 5:1, preferentemente de 1:1 a 4:1 y lo mas preferible de 1:1 a 3:1.
El al menos agente de molienda puede proporcionarse en forma no diluida o en forma de una solucion acuosa. La forma no diluida puede comprender, por ejemplo, polvos o copos, que estan esencialmente exentos de agua.
De acuerdo con una realizacion de la presente invencion, el al menos un agente de molienda se proporciona por tanto en forma no diluida, que contiene preferentemente menos o igual a 5,0 % en peso, mas preferentemente menos o igual a 2,0 % en peso, incluso mas preferentemente menos o igual a 1,5 % en peso, y lo mas preferible de 0,01 a 1,2 % en peso de agua, basado en el peso total de dicho al menos un agente de molienda.
De acuerdo con una realizacion preferida, el al menos agente de molienda proporcionado en la etapa b) se proporciona en forma de una solucion acuosa.
En los casos donde el al menos un agente de molienda se proporciona como solucion acuosa, dicha solucion puede comprender una cantidad definida de dicho al menos un agente de molienda, en los que pueden preferirse soluciones muy concentradas para mantener el contenido de humedad total en la mezcla de la etapa de molienda c) en un 10,0% en peso o menos.
De acuerdo con una realizacion, el al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) se proporciona en forma de una solucion acuosa que comprende de 5,0 a 50,0 % en peso, preferentemente de 10,0 a 45,0 % en peso, y mas preferentemente de 20,0 a 40,0 % en peso, basado en el peso total de solucion, de dicho al menos un agente de molienda.
De acuerdo con otra realizacion, dicha solucion acuosa tiene un valor de pH comprendido entre pH 4,0 y 12,0, preferentemente de pH 6,0 a 11,0 y mas de 7,5 a 10,5.
La cantidad del al menos un agente de molienda puede ajustarse a las necesidades especificadas. En muchos casos, la cantidad del agente de molienda puede estar basada en el area de la superficie espedfica del material que contiene carbonato proporcionado en la etapa a). De acuerdo con la presente invencion, la cantidad de dicho al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) esta comprendida entre 0,05 y 150 mg/m2, basado en el area de la superficie espedfica del material que contiene carbonato de calcio medido segun el metodo del nitrogeno BET. Salvo que se indique espedficamente, la cantidad del al menos un agente de molienda debe entenderse como cantidad total. En los casos donde el agente de molienda se anade en una porcion, la cantidad indicada se refiere por tanto a la cantidad de dicha una porcion. Por consiguiente, en los casos donde el agente de molienda se anade en mas de una porcion, la cantidad indicada se refiere por tanto a la cantidad total de dichas porciones.
En una realizacion del proceso de acuerdo con la presente invencion, la cantidad de dicho al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) esta comprendida entre 0,1 y 100,0 mg/m2, preferentemente de 0,2 a 75,0 mg/m2, y mas preferentemente de 0,2 a 50,0 mg/m2, basado en el area de la superficie espedfica del material que contiene carbonato de calcio medido segun el metodo del nitrogeno BET.
De acuerdo con otra realizacion, la cantidad de dicho al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) esta comprendida entre 0,1 y 25,0 mg/m2, preferentemente de 0,2 a 15,0 mg/m2.
Sin embargo, la cantidad de dicho al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) puede estar tambien basada en el peso en seco total del material que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a).
De acuerdo con una realizacion, la cantidad de dicho al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) esta comprendido, por tanto, entre 0,05 y 5,0 % en peso, preferentemente de 0,1 a 3,0 % en peso, y mas preferentemente de 0,15 a 2,0 % en peso, basado en el peso en seco total del material que contiene carbonato de calcio.
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De acuerdo con otra realizacion, la cantidad de dicho al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) esta comprendida entre 0,01 y 1,0 % en peso, preferentemente de 0,05 a 0,75 % en peso, y mas preferentemente de 0,1 a 0,5 % en peso, basado en el peso en seco total del material que contiene carbonato de calcio.
Etapa de proceso c)
De acuerdo con la etapa c) del proceso de acuerdo con la presente invencion, una mezcla obtenida poniendo en contacto el material que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) con el al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) se muele en seco en al menos una unidad de molienda para obtener una carga mineral molida en seco.
El termino "molido en seco" o "molienda en seco", en el significado de la presente invencion, se refiere a la transformacion en polvo de un material solido utilizando un molino (por ejemplo, por medio de un molino de bolas), en el que dicho material a molturar tiene un contenido total de humedad menor o igual al 10% en peso, basado en el peso total de dicho material.
Para los fines de la presente invencion, se puede usar cualquier molino adecuado conocido en la tecnica. Sin embargo, dicha al menos una unidad de molienda es preferentemente un molino de bolas. Se ha senalado que la etapa c) se lleva a cabo utilizando al menos una unidad de molienda, es decir, es tambien posible utilizar una serie de unidades de molienda que pueden, por ejemplo, seleccionarse entre molinos de bolas, molinos semiautogenos, o molinos autogenos.
La cantidad de agua que esta presente en la mezcla que se va a moler puede expresarse mediante el contenido de humedad total que esta basado en el peso total de dicha mezcla. Tfpicamente, los procesos de molienda en seco se llevan a cabo utilizando mezclas que tienen una humedad total menor o igual a 10,0 % en peso, basado en el peso total de dicha mezcla.
De acuerdo con una realizacion, el contenido de humedad total en la mezcla de la etapa c) es menor de o igual a 5,0 % en peso, preferentemente menor o igual a 2,0 % en peso, y mas preferentemente menor o igual a 1,0 % en peso, basado en el peso total de dicha mezcla.
De acuerdo con otra realizacion, el contenido de humedad total en la mezcla de la etapa c) es menor de o igual a 5,0 % en peso, preferentemente menor o igual a 2,0 % en peso, y mas preferentemente menor o igual a 1,0 % en peso, basado en el peso total de dicha mezcla, en el que el contenido de humedad total en la mezcla de la etapa c) preferentemente tiene un lfmite inferior del 0,03 % en peso, basado en el peso total de dicha mezcla.
De acuerdo con otra realizacion adicional del proceso de acuerdo con la presente invencion, el contenido de humedad total en la mezcla de la etapa c) es menor de o igual a 0,2 % en peso, preferentemente menor o igual al 0,1 % en peso, y lo mas preferente entre 0,03 y 0,07 % en peso, basado en el peso total de dicha mezcla.
El material que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) puede experimentar reacciones con dicho al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) tras entrar en contacto con cada uno de los otros mencionados componentes para formar una mezcla. Dichos productos de reaccion pueden por tanto estar presentes en la mezcla de la etapa c) pero tambien pueden estar presentes en cualquiera de las siguientes etapas de proceso. Dichos productos de reaccion pueden formarse sobre la superficie del material que contiene carbonato de calcio, lo que puede dar como resultado uno o mas producto(s) de reaccion que estan unidos a la superficie del material que contiene carbonato de calcio. Sin embargo, dicho(s) producto(s) de reaccion pueden estar presentes en la mezcla sin quedar unidos a ningun otro componente presente en dicha mezcla de la etapa c) o en cualquiera de las siguientes etapas de proceso.
Por lo tanto, en una realizacion del proceso de acuerdo con la presente invencion, la mezcla de la etapa c) puede obtenerse poniendo en contacto:
i) el material que contiene el carbonato de calcio proporcionado en la etapa a), con
ii) el al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b),
en el que al menos una parte de uno o ambos componentes puede estar presente en dicha mezcla en forma de uno o mas productos de reaccion resultantes de la reaccion del material que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) con dicho al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b).
De acuerdo con otra realizacion, dicha mezcla de la etapa c) comprende uno o mas de sales de litio, sodio, potasio, estroncio, calcio, magnesio y/o aluminio del al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b).
De acuerdo con la etapa c) del proceso de acuerdo con la presente invencion, una mezcla obtenida poniendo en contacto un material que contiene carbonato de calcio con al menos un agente de molienda se muele en seco en al menos una unidad de molienda para obtener una carga mineral molida en seco.
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A este respecto, es posible obtener la mezcla que se va a moler en la etapa c) del proceso de acuerdo con la presente invencion poniendo en contacto entre sf los componentes proporcionados en las etapas a) y b) antes o durante la etapa de molienda c). Ademas, es posible obtener dicha mezcla poniendo en contacto entre sf los componentes en una o mas porciones antes o durante la molienda.
De acuerdo con una realizacion, la mezcla de la etapa de molienda c) se obtiene antes de dicha etapa de molienda poniendo en contacto simultaneamente el material que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) con el al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b).
De acuerdo con otra realizacion, la mezcla de la etapa de molienda c) se obtiene antes de dicha etapa de molienda poniendo en contacto simultaneamente el material que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) con una primera porcion del al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b), en el que una segunda porcion del al menos un agente de molienda se anade durante la etapa de molienda c).
Los inventores han descubierto adicionalmente que la etapa de molienda c) se lleva a cabo preferentemente a temperaturas elevadas. Para los fines del proceso de acuerdo con la presente invencion, es particularmente adecuada una temperatura comprendida entre 65 °C y 200 °C.
De acuerdo con otra realizacion, la temperatura en la etapa d) esta comprendida entre 70 °C y 180 °C, preferentemente de 75 °C a 160 °C y mas preferentemente de 80 °C a 150 °C.
El proceso de la etapa c) implica la molienda en seco de una mezcla obtenida poniendo en contacto un material que contiene carbonato de calcio y al menos un agente de molienda en al menos una unidad de molienda para obtener una carga mineral molida en seco.
En una realizacion, la carga mineral molida en seco obtenida tras la etapa de molienda c) tiene un tamano de partfculas promedio en peso d50 que esta comprendida entre 0,5 a 100,0 pm y preferentemente entre 1,0 a 30,0 pm.
Etapa de proceso d)
La carga mineral molida en seco obtenido en el proceso de la etapa c) se somete posteriormente a la etapa de clasificacion d).
En dicha etapa de clasificacion, la carga mineral molida en seco de la etapa c) se divide en al menos dos fracciones, es decir, en una fraccion gruesa y una fraccion fina.
La etapa de clasificacion sirve en general para dividir una fraccion alimentada que tiene un determinado tamano de partfculas en una fraccion gruesa y una fraccion fina teniendo cada una diferentes tamanos de partfculas. Tfpicamente, la fraccion gruesa tiene un valor d50 que es mayor que el de la fraccion alimentada, mientras que la fraccion fina tiene un valor d50 que es mas pequeno que el de la fraccion alimentada. Con este fin, se pueden utilizar dispositivos de cribado, asf como dispositivos basados en la gravedad, tales como centnfugas o ciclones y cualquier combinacion de los dispositivos anteriormente mencionados.
De acuerdo con una realizacion, la carga mineral molida en seco de la etapa c) se clasifica usando un ciclon.
De acuerdo con otra realizacion, la carga mineral fina de la etapa d) tiene un tamano de partfculas promedio en peso d50 comprendido entre 0,4 y 40,0 pm, preferentemente entre 0,6 y 20,0 pm, y mas preferentemente entre 0,7 y 10,0 pm.
Como ya se ha descrito anteriormente, la carga mineral molida en seco de la etapa c) se clasifica en la etapa d) para obtener una fraccion gruesa y una fraccion fina, en la que la fraccion gruesa se elimina o somete a una etapa de molienda en seco c) y la fraccion fina representa una carga mineral fina que puede representar el producto final o se puede utilizar en una o mas etapas de proceso opcionales siguientes.
Para usar tambien la fraccion gruesa obtenida en la etapa de clasificacion d), dicho material grueso puede recircularse. Por lo tanto, en una realizacion preferida, la fraccion gruesa de la etapa d) se somete a una etapa de molienda en seco c).
Etapa de proceso e)
El proceso de acuerdo con la presente invencion comprende ademas una etapa de secado opcional e). En dicha etapa de secado, la carga mineral fina obtenida en la etapa de clasificacion d) se seca para obtener una carga mineral seca.
En algunos casos, el contenido de humedad total en la mezcla de la etapa de molienda en seco c) puede ser muy bajo. En estos casos, por ejemplo, cuando el contenido de humedad total en la mezcla de la etapa c) es menor o
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igual al 0,2 % en peso, preferentemente menor o igual al 0,1 % en peso, y lo mas preferente entre 0,03 y 0,07 % en peso, basado en el peso total de dicha mezcla, el proceso de acuerdo con la presente invencion no comprende ninguna etapa de secado tras la etapa de clasificacion d).
Por lo tanto, de acuerdo con una realizacion, el proceso para la preparacion de un producto de carga mineral comprende las etapas de:
a) proporcionar un material que contenga carbonato de calcio;
b) proporcionar al menos un agente de molienda;
c) moler en seco el material que contiene carbonato de calcio en una mezcla obtenida poniendo en contacto:
i) el material que contiene el carbonato de calcio proporcionado en la etapa a), con
ii) el al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b)
en al menos una unidad de molienda para obtener una carga mineral molida en seco; y
d) clasificar la carga mineral molida en seco de la etapa c) para obtener una fraccion gruesa y una fraccion fina, en el que la fraccion gruesa se elimina o se somete a una etapa de molienda en seco c) y la fraccion fina representa una carga mineral fina;
en el que el contenido de humedad total en la mezcla de la etapa c) es menor de o igual a 10,0 % en peso, basado en el peso total de dicha mezcla;
la cantidad del al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) esta comprendida entre 0,05 y 150 mg/m2, basado en el area de la superficie espedfica del material que contiene carbonato de calcio medido segun el metodo del nitrogeno BET; la temperatura en la etapa c) esta comprendida entre 65 °C y 200 °C; y el al menos un agente de molienda se selecciona entre el grupo que consiste en copolfmeros de estireno-antudrido maleico y derivados de copolfmeros de estireno-antudrido maleico, y tiene una relacion de unidades monomericas (unidades de estireno: unidades de antudrido maleico, S:AM) de 1:2 a 15:1 y un peso molecular Mw de 500 a 40.000 g/mol.
La mezcla de la etapa c) puede tener tambien un contenido de humedad total mayor pero que sigue siendo menor o igual al 10,0 % en peso, basado en el peso total de dicha mezcla. Por ejemplo, el contenido de humedad total de dicha mezcla puede ser menor o igual al 5,0 % en peso, preferentemente menor o igual a 2,0 % en peso, y mas preferentemente menor o igual a 1,0 % en peso, basado en el peso total de dicha mezcla. En estos casos, puede ser obligatoria una etapa de secado tras la etapa c) para obtener una carga mineral seca que tenga un contenido de humedad total de menos de 1,0 % en peso, basado en el peso total de dicha carga mineral.
De acuerdo con otra realizacion, el proceso para la preparacion de un producto de carga mineral comprende de esta manera las etapas de:
a) proporcionar un material que contenga carbonato de calcio;
b) proporcionar al menos un agente de molienda;
c) moler en seco el material que contiene carbonato de calcio en una mezcla obtenida poniendo en contacto:
i) el material que contiene el carbonato de calcio proporcionado en la etapa a), con
ii) el al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b)
en al menos una unidad de molienda para obtener una carga mineral molida en seco;
d) clasificar la carga mineral molida en seco de la etapa c) para obtener una fraccion gruesa y una fraccion fina, en el que la fraccion gruesa se elimina o se somete a una etapa de molienda en seco c) y la fraccion fina representa una carga mineral fina; y
e) la carga mineral fina de la etapa d) para obtener una carga mineral seca que tenga un contenido de humedad total de menos de 1,0 % en peso, basada en el peso total de dicha carga mineral seca;
en el que el contenido de humedad total en la mezcla de la etapa c) es menor de o igual a 10,0 % en peso, basado en el peso total de dicha mezcla;
la cantidad del al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) esta comprendida entre 0,05 y 150 mg/m2, basado en el area de la superficie espedfica del material que contiene carbonato de calcio medido segun el metodo del nitrogeno BET; la temperatura en la etapa c) esta comprendida entre 65 °C y 200 °C; y el al menos un agente de molienda se selecciona entre el grupo que consiste en copolfmeros de estireno-anddrido maleico y derivados de copolfmeros de estireno-anddrido maleico, y tiene una relacion de unidades monomericas (unidades de estireno: unidades de anddrido maleico, S:AM) de 1:2 a 15:1 y un peso molecular Mw de 500 a 40.000 g/mol.
En particular, dicha etapa de secado puede ser obligatoria en los casos donde el al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) se proporciona en forma de una solucion acuosa como se ha descrito anteriormente en el presente documento. Sin embargo, se ha senalado que la provision de dicho agente de molienda en forma de una
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solucion acuosa no requiere en ningun caso una etapa de secado obligatoria debido a que la cantidad de dicho al menos un agente de molienda es generalmente baja.
Tfpicamente, la etapa de molienda de acuerdo con el proceso de la presente invencion puede llevarse a cabo por cualquier metodo de secado conocido por la persona experta.
De acuerdo con una realizacion, la etapa de secado e) es una etapa de secado mediante pulverizacion, preferentemente, dicha etapa de secado mediante pulverizacion se lleva a cabo a una temperatura mas baja que esta comprendida entre 90 °C y 130 °C y preferentemente entre 100 °C y 120 °C.
Por medio de la etapa de secado e), se obtiene una carga mineral seca que tienen un contenido de humedad total bajo que es menor o igual al 1,0 % en peso, basado en el peso total de dicha carga mineral.
De acuerdo con otra realizacion, la carga mineral seca de la etapa e) tiene un contenido de humedad total menor o igual a 0,5 % en peso y preferentemente menor o igual a 0,2 % en peso, basado en el peso total de dicha carga mineral.
De acuerdo con otra realizacion adicional, la carga mineral seca de la etapa e) tiene un contenido de humedad total de entre 0,01 y 0,15 % en peso, preferentemente entre 00,2% y 0,10 % en peso, y mas preferentemente entre 0,03 y 0,07 % en peso, basado en el peso total de dicha carga mineral.
Etapa de tratamiento opcional
Independientemente de si el proceso de acuerdo con la presente invencion comprende un etapa de secado opcional o no, el proceso puede comprender ademas una etapa opcional de tratar (denominada tambien "etapa de tratamiento") la carga mineral fina obtenida en la etapa d) y/o la carga mineral seca obtenida en la etapa e) con al menos un agente hidrofobizante. Por medio de dicha etapa de tratamiento, se forma una capa de tratamiento sobre al menos parte de la superficie del producto de carga mineral obtenido.
Por lo tanto, de acuerdo con una realizacion, el proceso para la preparacion de un producto de carga mineral comprende las etapas de:
a) proporcionar un material que contenga carbonato de calcio;
b) proporcionar al menos un agente de molienda;
c) moler en seco el material que contiene carbonato de calcio en una mezcla obtenida poniendo en contacto:
i) el material que contiene el carbonato de calcio proporcionado en la etapa a), con
ii) el al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b)
en al menos una unidad de molienda para obtener una carga mineral molida en seco;
d) clasificar la carga mineral molida en seco de la etapa c) para obtener una fraccion gruesa y una fraccion fina, en el que la fraccion gruesa se elimina o se somete a una etapa de molienda en seco c) y la fraccion fina representa una carga mineral fina;
e) secar opcionalmente la carga mineral fina de la etapa d) para obtener una carga mineral seca que tenga un contenido de humedad total de menos de 1,0 % es peso, basada en el peso total de dicha carga mineral seca; y
f) opcionalmente, tratar la carga mineral fina de la etapa d) y/o la carga mineral seca de la etapa e) con un agente hidrofobizante para obtener un producto tratado superficialmente que tiene una capa de tratamiento en al menos parte de la superficie de dicho producto;
en el que el contenido de humedad total en la mezcla de la etapa c) es menor de o igual a 10,0 % en peso, basado en el peso total de dicha mezcla;
la cantidad del al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) esta comprendida entre 0,05 y 150 mg/m2, basado en el area de la superficie espedfica del material que contiene carbonato de calcio medido segun el metodo del nitrogeno BET; la temperatura en la etapa c) esta comprendida entre 65 °C y 200 °C; y el al menos un agente de molienda se selecciona entre el grupo que consiste en copolfmeros de estireno-antndrido maleico y derivados de copolfmeros de estireno-antndrido maleico, y tiene una relacion de unidades monomericas (unidades de estireno: unidades de anhndrido maleico, S:AM) de 1:2 a 15:1 y un peso molecular Mw de 500 a 40.000 g/mol.
Dicho agente hidrofobizante utilizado en la etapa de tratamiento opcional puede ser un agente conocido por la persona experta que es capaz de formar una capa de tratamiento hidrofoba en al menos parte de la superficie de un producto de carga mineral.
En una realizacion, el agente hidrofobizante se selecciona entre el grupo que consiste en acidos grasos que tienen de 6 a 24 atomos de carbono en la cadena, anhndridos succmicos monosustituidos, esteres de acido alquilfosforico, polihidrogenosiloxano, polidimetilsiloxano, y sus mezclas.
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De acuerdo con otra realizacion, el agente hidrofobizante es un acido graso que tiene de 6 a 24 atomos de carbono, seleccionado preferentemente entre el grupo que consiste en acido estearico, acido behenico, acido palmftico, acido isoestearico, acido montanico, acido caprico, acido laurico, acido minstico, sus sales y sus mezclas, y mas preferentemente es acido estearico y/o una de sus sales.
De acuerdo con otra realizacion, el agente hidrofobizante es un anhudrido alquenil sucdnico.
De acuerdo con otra realizacion adicional, el agente hidrofobizante es un ester de acido alquilfosforico.
De acuerdo con otra realizacion adicional, el agente hidrofobizante se selecciona entre polihidrogenosiloxano, polidimetilsiloxano, y sus mezclas.
En algunas realizaciones del proceso de acuerdo con la presente invencion, la temperatura en la etapa de tratamiento esta comprendida entre 70 °C y 140 °C, preferentemente de 75 °C a 130 °C y mas preferentemente de 80 °C a 125 °C.
En algunos casos, la etapa de tratamiento puede llevarse a cabo directamente al final de la etapa de secado. En una realizacion, la etapa de secado e) se lleva a cabo por tanto en una unidad de secado que comprende una camara de secado y el agente hidrofobizante de la etapa f) se pone en contacto con la carga mineral seca mediante inyeccion directa de dicho agente en la camara de secado.
El producto de carga mineral
Como ya se ha descrito anteriormente, la susceptibilidad de captacion de la humedad de un material se refiere a la cantidad de humedad absorbida sobre la superficie de dicho material en mg de humedad/g absorbidos en una muestra tras su exposicion a una atmosfera humeda definida.
A este respecto, la carga mineral fina obtenida tras la etapa de clasificacion d) y/o la etapa de secado opcional e) puede tener una susceptibilidad de captacion de la humedad menor o igual a 12,0 mg/g, preferentemente menor o igual a 10,0 mg/g, y lo mas preferible menor o igual a 8,0 mg/g.
En otra realizacion, el producto de carga mineral obtenido mediante la etapa de tratamiento opcional puede tener una susceptibilidad de captacion de la humedad menor o igual a 3,0 mg/g, preferentemente menor o igual a 2,5 mg/g, y lo mas preferible menor o igual a 2,0 mg/g.
En otra realizacion, el producto de carga mineral obtenido mediante la etapa de tratamiento opcional tiene una susceptibilidad de captacion de la humedad menor o igual a 0,9 mg/g, preferentemente menor o igual a 0,8 mg/g, mas preferentemente menor o igual a 0,7 mg/g, y lo mas preferible menor o igual a 0,6 mg/g.
En otra realizacion, el producto de carga mineral obtenido mediante la etapa de tratamiento opcional tiene una susceptibilidad de captacion de la humedad de 0,1 a 0,9 mg/g, preferentemente de 0,2 a 0,8 mg/g, y lo mas preferible de 0,2 a 0,6 mg/g.
En algunos casos particulares como, por ejemplo, en el caso de areas superficiales muy espedficas del producto de carga mineral, la susceptibilidad de captacion de la humedad se define adecuadamente basandose en el area de la superficie espedfica de dicho producto (denominada susceptibilidad de captacion de la humedad normalizada).
De acuerdo con una realizacion, el producto de carga mineral obtenido mediante la etapa de tratamiento opcional tiene una susceptibilidad de captacion de la humedad normalizada menor o igual a 0,18 mg/m2, preferentemente menor o igual a 0,17 mg/m2, mas preferentemente menor o igual a 0,16 mg/m2, y lo mas preferible, menor o igual a 0,15 mg/m2, basado en el area de la superficie espedfica de dicho producto, tal como se mide segun el metodo del nitrogeno BET.
De acuerdo con una realizacion, el producto de carga mineral obtenido mediante la etapa de tratamiento opcional tiene una susceptibilidad de captacion de la humedad normalizada de 0,10 a 0,18 mg/m2, preferentemente de 0,11 a 0,17 mg/m2, y lo mas preferido de 0,12 a 0,16 mg/m2, basado en el area de la superficie espedfica de dicho producto, tal como se mide segun el metodo del nitrogeno BET.
De acuerdo con otra realizacion, El producto de carga mineral obtenido tras la etapa de clasificacion d) y/o la etapa de secado opcional e) tiene un area de la superficie espedfica que esta comprendida entre 0,1 y 20,0 m2/g y mas preferentemente entre 3,0 y 14,0 m2/g medido segun el metodo del nitrogeno BET.
De acuerdo con otra realizacion adicional, tambien el producto de carga mineral obtenido mediante la etapa de tratamiento opcional tiene un area de la superficie espedfica que esta comprendida entre 0,1 y 20,0 m2/g y mas preferentemente entre 3,0 y 14,0 m2/g medido segun el metodo del nitrogeno BET.
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Por medio del proceso de acuerdo con la presente invencion, se puede conseguir un contenido total de compuestos volatiles bajo y, en particular, una temperature de inicio del desprendimiento de componentes volatiles elevada.
En una realizacion, el producto de carga mineral de acuerdo con la presente invencion puede tener una temperature de inicio del desprendimiento de componentes volatiles de al menos o igual a 230 °C, preferentemente, al menos o igual a 250 °C. Estos valores se refieren igualmente a la carga mineral fina de la etapa d) del proceso de acuerdo con la presente invencion, a la carga mineral seca de la etapa de secado e) y al producto obtenido mediante la etapa de tratamiento opcional.
El producto de carga mineral inventivo se puede usar en una composicion polimerica, en la fabricacion de papel, revestimientos de papel, aplicaciones agncolas, pinturas, adhesivos, selladores, aplicaciones para construccion y/o aplicaciones cosmeticas, preferentemente dicho producto de carga mineral se usa en una composicion polimerica.
Como el producto de carga mineral tiene una susceptibilidad de captacion de la humedad baja, puede ser ventajoso utilizarlo en revestimientos de papel para ajustar las propiedades de impresion de un papel revestido. Ademas, el producto de carga mineral puede utilizarse tambien en pinturas de exterior, lo que puede conducir a una reduccion en el crecimiento del moho sobre las superficies que se tratan con dichas pinturas.
Numerosas de las aplicaciones anteriormente mencionadas (por ejemplo, para revestimientos o pinturas) implican la preparacion de una suspension acuosa que comprende el producto de carga mineral obtenido mediante el proceso de acuerdo con la presente invencion. Dichas suspensiones acuosas pueden prepararse facilmente a partir del producto de carga mineral inventivo mediante la adicion de agua para obtener suspensiones que tienen un contenido de solidos de, por ejemplo, de 10,0 a 85,0 % en peso, basado en el peso total de dicha suspension acuosa.
El uso del producto de carga mineral de acuerdo con la presente invencion como material de carga en aplicaciones polimericas puede ser tambien de particular ventaja. Por ejemplo, dicho relleno se puede usar en polfmeros termoplasticos, tales como poli(cloruro de vinilo), poliolefinas y poliestireno, lo que puede permitir una carga de relleno aumentada en comparacion con las cargas de carbonato de calcio convencionales.
Ademas, el producto de carga mineral puede utilizarse tambien en revestimientos polimericos que se pueden aplicar sobre la superficie de los artfculos polimericos, tales como hojas, a fin de aumentar la hidrofobicidad (por ejemplo, reflejada por un angulo de contacto aumentado medido frente al agua) de dicha superficie.
De acuerdo con una realizacion, el producto de carga mineral se usa en una composicion polimerica, en la que dicha composicion polimerica comprende:
a) al menos una resina polimerica; y
b) de 0,1 a 90,0 % en peso, preferentemente de 1,0 a 85,0 % en peso, y mas preferentemente de 2,0 a 45,0 % en peso, basado en el peso total de dicha composicion de polfmero, del producto de carga mineral obtenido mediante el proceso de acuerdo con la presente invencion.
De acuerdo con otra realizacion, dicha al menos una resina polimerica es una resina termoplastica y preferentemente es una poliolefina, poli(cloruro de vinilo), o poliestireno.
De acuerdo con otra realizacion, dicha al menos una resina polimerica es una poliolefina y preferentemente polietileno o polipropileno.
De acuerdo con otra realizacion adicional, dicha al menos una resina polimerica es poli(cloruro de vinilo).
De acuerdo con otra realizacion adicional, dicha al menos una resina polimerica es poliestireno.
La composicion polimerica de la presente invencion puede utilizarse en numerosos procesos, incluyendo la fabricacion de pelfculas sopladas, laminas o perfiles de tubenas, en procesos tales como extrusion de tubenas, perfiles, cables, fibras o similares, y en moldeo por compresion, moldeo por inyeccion, termoconformacion, moldeo por soplado, moldeo en rotacion, etc.
A este respecto, dicha composicion polimerica puede utilizarse directamente en la fabricacion de artfculos polimericos. Por lo tanto, en una realizacion de la presente invencion, la composicion polimerica comprende el producto de carga mineral en una cantidad de 1 al 50 % en peso, preferentemente de 5 al 45% en peso y lo mas preferible de 10 al 40% en peso, basado en el peso total de la composicion de polfmero.
En una realizacion alternativa, la composicion polimerica puede utilizarse como lote maestro.
El termino "lote maestro" se refiere a una composicion que tiene una concentracion de producto de carga mineral que es superior a la concentracion en la composicion polimerica utilizada para preparar el producto final de la aplicacion. Es decir, el lote maestro se diluye adicionalmente de tal manera que se obtiene una composicion
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polimerica que es adecuada para preparar el producto final de la aplicacion.
Por ejemplo, una composicion polimerica de acuerdo con la presente invencion adecuada para utilizarse como lote maestro comprende el producto de carga mineral en una cantidad de 50 al 95 % en peso, preferentemente de 60 a 95 % en peso, y mas preferentemente de 70 al 95 % en peso, basado en el peso total de la composicion de polfmero.
Ejemplos
El alcance e interes de la invencion puede entenderse mejor sobre la base de los siguientes ejemplos, cuyo fin es ilustrar las realizaciones de la presente invencion. Sin embargo, en modo alguno se pueden considerar como una limitacion del alcance de las reivindicaciones.
Peso molecular promedio en peso Mw
El peso molecular promedio en peso Mw como se usa en el presente documento puede determinarse utilizando GPC (SEC) como sigue:
Una muestra correspondiente a 90 mg de polfmero seco se introdujo en un matraz de 10 ml y se anadio 1 ml de una solucion acuosa de NaOH 5 M hasta que el valor del pH no cambia en mas de 0,3 unidades de pH en un lapso de tiempo de 48 horas. Se anadio la fase movil con un 0,04 % en peso adicional de dimetilformamida hasta que se alcanzo una masa total de 10 g. La composicion de la fase movil a pH 9 es como sigue: NaHCO3 0,05 M, NaNO3 0,1 M, trietanolamina 0,02 M, 0,03 % en peso de NaN3.
El equipo SEC consiste de una bomba isocratica de tipo Waters™ 515, cuyo caudal se ajusta a 0,8 ml/min, un cambiador de muestras Waters™ 717+, un horno que contiene una precolumna de tipo Guard Column Ultrahydrogel Waters™ que tiene 6 cm de longitud y un diametro interno de 40 mm, seguido por una columna linear de tipo Ultrahydrogel Waters™ que tiene 30 cm de longitud y un diametro interno de 7,8 mm.
La deteccion se lleva a cabo por medio de un refractometro diferencial Waters™ 410. El horno se calento a una temperatura de 60 °C y el refractometro se calento a una temperatura de 45 °C.
El SEC se calibro con una serie de patrones de poliacrilato de sodio suministrados por el Polymer Standard Service que teman un peso molecular maximo entre 2.000 y 1106 g/mol y un mdice de polidispersidad entre 1,4 y 1,7 y ademas con un poliacrilato de sodio de peso molecular promedio en peso de 5.600 g/mol y un mdice de polidispersidad igual a 2,4.
La grafica de calibracion es de tipo lineal y tiene en cuenta la correccion obtenida utilizando el marcador del caudal (dimetilformamida).
Medicion de compuestos volatiles
Para el fin de la presente solicitud, los "compuestos volatiles totales" asociados con las cargas minerales y que se desprenden en un intervalo de temperaturas de 25 °C a 350 °C se caracterizan por un % de perdida de masa de una muestra de carga mineral en un intervalo de temperatura segun se lee en una curva termogravimetrica (TGA).
Los metodos analfticos de la TGA proporcionan informacion relativa a las perdidas de masa y las temperaturas de inicio del desprendimiento de componentes volatiles con una gran exactitud. Los metodos son bien conocidos por las personas expertas y se describen en, por ejemplo, "Principles of Instrumental analysis", 5a edicion, Skoog Holler Nieman, 1998, capftulo 31, pp. 798 - 800. En la presente invencion, se llevo a cabo el analisis termogravimetrico (TGA) utilizando un Mettler Toledo TGA 851 con una muestra de 500 ± 50 mg y temperaturas de barrido de 25 °C a 350 °C a una velocidad de 20 °C/min en un flujo de aire de 70 ml/min.
La "temperatura de inicio del desprendimiento de componentes volatiles" se puede determinar como sigue mediante el analisis de la curva de TGA: Se obtiene la primera derivada de la curva de TGA y se identifican los puntos de inflexion en la anterior comprendidos entre 150 °C y 350 °C. Entre estos puntos de inflexion que tienen un valor de la pendiente de la recta tangente mayor de 45° con respecto a una lmea horizontal, se identifico el que tema la temperatura asociada mas baja por encima de 200 °C. La temperatura asociada con el punto de inflexion mas bajo de la curva de la primera derivada es la "temperatura de inicio del desprendimiento de componentes volatiles".
Distribucion del tamano de particulas
Para el fin de la presente solicitud, los tamanos de partmulas que son menores de 100 pm, el tamano de particulas promedio en peso d50 y las caractensticas granulometricas adicionales se determinan basandose en las mediciones realizadas utilizando un instrumento Sedigraph™ 5100 de Micrometrics Instrument Corporation. El metodo y el instrumento son conocidos por las personas expertas y se utilizan comunmente para determinar el tamano de
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padculas de los rellenos y los pigmentos. La medicion se lleva a cabo en una solucion acuosa de Na4P2O7 al 0,1 % en peso. Las muestras se dispersan utilizando un agitador de alta velocidad y supersonico. En el caso de los productos tratados superficialmente, se anadieron 0,5 g mas de un tensioactivo (Photo-Flo 200® de Kodak) a 50 ml de la solucion de Na4p2O7 al 0,1 % en peso antes de dispersar la muestra de carbonato tratada.
En el caso de tamanos de padculas que son mayores de 100 pm, se utiliza el tamizado fraccional para determinar las caractensticas granulometricas.
Area superficial espedfica BET de un material
A lo largo del presente documento, el area de la superficie espedfica (expresada en m2/g) de una carga mineral se determino utilizando el metodo BET (utilizando nitrogeno como gas adsorbente), que es bien conocido por la persona experta (norma ISO 9277:1995). La superficial espedfica total (en m2) de la carga mineral puede obtenerse mediante la multiplicacion del area de la superficie espedfica (en m2/g) y la masa (en g) de la carga mineral.
Susceptibilidad de captacion de la humedad
Se determino la susceptibilidad de captacion de la humedad de un material, como se denomina en el presente documento, en mg de humedad/g tras la exposicion a una atmosfera de 10 y 85 % de humedad relativa, respectivamente, durante 2,5 horas a una temperatura de +23 °C (± 2 °C). Con este fin, la muestra se mantuvo en primer lugar en una atmosfera de 10% de humedad relativa durante 2,5 horas, a continuacion la atmosfera se cambio a un 85 % de humedad relativa a la cual se mantuvo la muestra durante otras 2,5 horas. El aumento de peso entre 10 y 85 % de humedad relativa se uso a continuacion para calcular la captacion de humedad en mg de humedad/g de muestra.
La susceptibilidad de captacion de la humedad en mg/g dividida por el area de la superficie espedfica en m2 (metodo BET) corresponde a la "susceptibilidad de captacion de la humedad normalizada" expresada en mg/m2 de muestra.
Contenido de humedad total
Se midio el contenido de humedad total como se usa en el presente documento segun el metodo de valoracion coulometrico de Karl Fischer, desorbiendo la humedad en un horno a 220 °C durante 10 min y pasando esta continuamente por un coulometro KF (Mettler Toledo coulometric KF Titrator C30, combinado con un horno Mettler DO 0337) utilizando nitrogeno seco a 100 ml/min durante 10 min. Debe registrarse una curva de calibracion utilizando agua y debe tenerse en cuenta un blanco de 10 min de flujo de nitrogeno sin muestra.
Materiales
■ Agente de molienda A MPG = monopropilenglicol.
■ Agente de molienda B
Cray Valley SMA 1000HNa = solucion acuosa de copolfmero de estireno-anddrido maleico, 100% de sodio neutralizado, comercialmente disponible de Cray Valley LLC, EE.UU.; peso molecular aprox. Mw, = 5.000 g/mol; relacion de unidades monomericas (S:AM) = 1:1; 40,4 % en peso de contenido de agente de molienda; pH = 8,5.
■ Agente de molienda C
Cray Valley SMA 1000 = copolfmero de estireno-anddrido maleico en polvo, comercialmente disponible de Cray Valley LLC, EE.UU.; peso molecular aprox. Mw= 5.000 g/mol; relacion de unidades monomericas (S:Am) = 1:1.
■ Agente de molienda D
Cray Valley SMA 3000HNa = solucion acuosa de copolfmero de estireno-anddrido maleico, 100% de sodio neutralizado, comercialmente disponible de Cray Valley LLC, EE.UU.; peso molecular aprox. Mw = 9.500 g/mol; relacion de unidades monomericas (S:AM) = 3:1; 24,4 % en peso de contenido de agente de molienda; pH = 8,6.
■ Agente de molienda E
Cray Valley SMA EF-30 = copolfmero de estireno-anddrido maleico en polvo, comercialmente disponible de Cray Valley LLC, EE.UU.; peso molecular aprox. Mw = 9.500 g/mol; relacion de unidades monomericas (S:AM) = 3:1.
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■ Agente de molienda F
Cray Valley SMA EF-40 = solucion en acetona preparada a partir de copoKmero de estireno-anlmdrido maleico, comercialmente disponible de Cray Valley LLC, EE.UU.; peso molecular aprox. Mw= 11.000 g/mol; relacion de unidades monomericas (S:AM) = 4:1; 33,0 % en peso de contenido de agente de molienda.
■ Agente de molienda G
Cray Valley SMA 17352 = copolfmero de estireno-anlmdrido maleico parcialmente esterificado en forma de polvo, comercialmente disponible de Cray Valley LLC, EE.UU.; peso molecular aprox. Mw= 7.000 g/mol; valor de acido: 270 mg de KOH/g.
■ Agente de molienda H
Cray Valley SMA 1440 = copolfmero de estireno-anlmdrido maleico parcialmente esterificado en forma de polvo, comercialmente disponible de Cray Valley LLC, EE.UU.; peso molecular aprox. Mw= 7.000 g/mol; valor de acido: 185 mg de KOH/g.
Procedimiento general
Se trituro marmol italiano que tema un diametro promedio de aproximadamente 5 cm utilizando un molino de martillos. Se determino la distribucion de tamanos del material triturado mediante tamizado y se proporciona en la Tabla 1 mas adelante en el presente documento.
El material triturado se puso en contacto con uno de los agentes de molienda resumidos anteriormente inmediatamente antes de la molienda y se mezclo en una mezcladora de hormigon durante al menos 10 min.
El material obtenido se transfirio a continuacion a un molino de bolas (Hosokawa™ Ball Mill S.O. 80/32) utilizando 100 kg de bolas de molienda de hierro con forma cilmdrica, que teman un diametro promedio de 16 mm a fin de obtener un material molido que tema un tamano de partfculas promedio en peso d50 menor o igual a 1,0 pm.
La salida de la camara de molienda se equipo con una abertura de 20 x 5 mm que descargaba a un clasificador Alpine Turboplex™ 100 ATP. Se ajusto el clasificador a fin de recuperar la fraccion fina que tema un tamano de partfculas promedio en peso d50 deseado. El material grueso restante que tema un tamano de partfculas promedio en peso d50 que era superior al mencionado valor deseado se envio de nuevo al alimentador del molino.
Se llevo a cabo la molienda en seco de una manera continua, en el que aproximadamente 15 kg de material estaban constantemente presentes en el sistema. Por tanto, el alimentador del molino se alimento continuamente con una cantidad de material triturado y/o material de fraccion gruesa resultante del material de la etapa de clasificacion que era igual a la cantidad de fraccion fina que salfa del sistema.
El sistema se hizo funcionar con cantidades constantes de material que tema una calidad adecuada y que podnan recuperarse vigilando la capacidad de molienda y la energfa de la molienda. Se calento la camara de molienda a una temperatura constante de 80 °C.
Tabla 1: Distribucion del tamano de particulas del marmol triturado.
- Fraccion del tamano de partfcula
- % en peso
- > 1 mm
- 28,3
- 0,5 a 1 mm
- 8,7
- 200 a 500 pm
- 18,3
- 100 a 200 pm
- 18,1
- 50 a 100 pm
- 11,6
- < 50 pm
- 15,0
Tabla 2: Rendimiento^ del proceso y tamanos ^ de particulas despues de la molienda.
- Ejemplo n.°
- Tipo de agente de molienda Agente de molienda [ppm] Rendimiento [kg/h] Distribucion del tamano de particulas
- d10 [|jm]
- d50 [jm] dga [ jm]
- 1
- A 1.500 1,6 0,34 1,02 3,4
- 2
- B 1.500 2,3 0,30 0,92 5,3
- 3
- C 1.500 2,6 0,31 0,93 3,6
- 4
- D 1.500 2,5 0,32 0,92 3,1
- 5
- E 1.500 2,2 0,34 1,00 3,4
- 6
- F 1.500 2,7 0,35 1,03 3,1
- 7
- B 7.500 3,2 0,34 1,11 3,5
- 8
- G 1.500 2,9 0,31 0,93 2,14
- 9
- H 1.500 3,2 0,31 0,95 2,10
Tabla 3: Temperaturas de inicio del desprendimiento de componentes volatiles.
- ttt
- Tipo de agente de molienda Agente de molienda [ppm] Producto final
- Inicio del desprendimiento de componentes volatiles [°C]
- 1
- A 1.500 178
- 2
- B 1.500 336
- 3
- C 1.500 337
- 4
- D 1.500 341
- 5
- E 1.500 383
- 6
- F 1.500 380
- 7
- B 7.500 320
- 8
- G 1.500 359
- 9
- H 1.500 381
5
Estos ejemplos ilustran las capacidades de molienda mejoradas (es decir, un rendimiento aumentado) en un proceso de acuerdo con la presente invencion, en comparacion con un proceso llevado a cabo en ausencia de agente de molienda o utilizando un agente de molienda convencional.
10
Claims (16)
- 5101520253035404550556065REIVINDICACIONES1. Un proceso para la preparacion de un producto de carga mineral, comprendiendo el proceso las etapas de:a) proporcionar un material que contenga carbonato de calcio;b) proporcionar al menos un agente de molienda;c) moler en seco el material que contiene carbonato de calcio en una mezcla obtenida poniendo en contacto:i) el material que contiene el carbonato de calcio proporcionado en la etapa a), conii) el al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b)en al menos una unidad de molienda para obtener una carga mineral molida en seco;d) clasificar la carga mineral molida en seco de la etapa c) para obtener una fraccion gruesa y una fraccion fina, en el que la fraccion gruesa se elimina o se somete a una etapa de molienda en seco c) y la fraccion fina representa una carga mineral fina; ye) secar opcionalmente la carga mineral fina de la etapa d) para obtener una carga mineral seca que tenga un contenido de humedad total de menos de 1,0 % es peso, basada en el peso total de dicha carga mineral seca;en el que el contenido de humedad total en la mezcla de la etapa c) es menor de o igual a 10,0 % en peso, basado en el peso total de dicha mezcla;la cantidad del al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) esta comprendida entre 0,05 y 150 mg/m2, basado en el area de la superficie espedfica del material que contiene carbonato de calcio medido segun el metodo del nitrogeno BET; la temperatura en la etapa c) esta comprendida entre 65 °C y 200 °C; y el al menos un agente de molienda se selecciona entre el grupo que consiste en copolfmeros de estireno-anfudrido maleico y derivados de copolfmeros de estireno-anfudrido maleico, y tiene una relacion de unidades monomericas (unidades de estireno: unidades de anfudrido maleico, S:AM) de 1:2 a 15:1 y un peso molecular Mw de 500 a 40.000 g/mol.
- 2. El proceso de acuerdo con la reivindicacion 1, en el que el material que contiene el carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) se selecciona entre fuentes de carbonato de calcio naturales y, preferentemente, se selecciona entre el grupo consistente en marmol, piedra caliza, tiza, dolomita, y sus mezclas.
- 3. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, en el que la cantidad de dicho al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) esta comprendida entre 0,1 y 100,0 mg/m2, preferentemente entre 0,2 y 75,0 mg/m2, y mas preferentemente entre 0,2 y 50,0 mg/m2 basado en el area de la superficie espedfica del material que contiene carbonato de calcio medido segun el metodo del nitrogeno BET.
- 4. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en el que el al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) tiene una relacion de unidades monomericas (S:AM) de 1:1 a 5:1, preferentemente de 1:1 a 4:1 y lo mas preferible de 1:1 a 3:1.
- 5. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) tiene un peso molecular Mw de 2.000 a 30.000 g/mol y preferentemente de 3.000 a
- 25.000 g/mol.
- 6. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que el al menos un agente de molienda proporcionado en la etapa b) esta parcial o completamente neutralizado con cationes seleccionados entre litio, sodio, potasio, calcio, magnesio, amonio, iminio, y sus mezclas.
- 7. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el contenido de humedad total en la mezcla de la etapa c) es menor de o igual a 5,0 % en peso, preferentemente menor o igual a 2,0 % en peso, y mas preferentemente menor o igual a 1,0 % en peso, basado en el peso total de dicha mezcla.
- 8. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en el que la temperatura de la etapa c) esta comprendida entre 70 °C y 180 °C, preferentemente entre 75 °C y 160 °C y mas preferentemente entre 80 °C y 150 °C.
- 9. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que la carga mineral fina de la etapa d) tiene un tamano de partfculas promedio en peso d50 comprendido entre 0,4 y 40,0 pm, preferentemente entre 0,6 y
- 20.0 pm, y mas preferentemente entre 0,7 y 10,0 pm.
- 10. El proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, en el que el proceso comprende una etapa adicional de tratar la carga mineral fina de la etapa d) y/o la carga mineral seca de la etapa e) con un agente hidrofobizante para obtener un producto tratado superficialmente que tiene una capa de tratamiento en al menos parte de la superficie de dicho producto.
- 11. Un producto de carga mineral obtenido mediante un proceso de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que dicho producto tiene una temperatura de inicio del desprendimiento de componentes volatiles de al menos o igual a 200 °C.5 12. El producto de carga mineral obtenido mediante el proceso de acuerdo con la reivindicacion 10, en el que dichoproducto tiene una susceptibilidad de captacion de la humedad menor o igual a 0,9 mg/g, preferentemente menor o igual a 0,8 mg/g, mas preferentemente menor o igual a 0,7 mg/g, y lo mas preferente de 0,2 a 0,6 mg/g.
- 13. El producto de carga mineral de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11 o 12, en el que dicho producto 10 tiene una temperatura de inicio del desprendimiento de componentes volatiles de al menos o igual a 230 °C,preferentemente de al menos o igual a 250 °C.
- 14. Uso de un producto de carga mineral de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13 en una composicion polimerica, en la fabricacion de papel, revestimientos de papel, aplicaciones agncolas, pinturas,15 adhesivos, selladores, aplicaciones para construccion y/o aplicaciones cosmeticas, preferentemente dicho producto de carga mineral se usa en una composicion polimerica.
- 15. El uso de acuerdo con la reivindicacion 14, en el que dicha composicion polimerica comprende:20 a) al menos una resina polimerica; yb) de 0,1 a 90,0 % en peso, preferentemente de 1,0 a 85,0 % en peso, y mas preferentemente de 2,0 a 45,0 % en peso, basado en el peso total de dicha composicion de polfmero, del producto de carga mineral de acuerdo con las reivindicaciones 11 a 13.
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