ES2862189T3 - Material inorgánico en partículas apropiado para su uso en películas poliméricas - Google Patents

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Abstract

Un material inorgánico en partículas que comprende: (a) igual o mayor que aproximadamente 3 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 40 mm y que tienen un d98 menor que aproximadamente 11 μm; o (b) igual o mayor que aproximadamente 3 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 40 mm e igual o menor que aproximadamente 40 % en peso de partículas inferiores a aproximadamente 0.75 μm; o (c) igual o menor que aproximadamente 40 % en peso de partículas inferiores a aproximadamente 0.75 μm y que tienen un d98 menor que aproximadamente 11 μm; o (d) un material inorgánico en partículas que no ha sido sometido a tamizado o cribado en seco y que tiene un d98 menor que aproximadamente 11 mm o igual o menor que aproximadamente 8 μm; o (e) igual o mayor que aproximadamente 3 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 25 μm que tienen un d98 menor que 11 μm en el que el material inorgánico en partículas se selecciona de un carbonato de metal alcalinotérreo, wollastonita, caolín, bauxita, talco, mica y combinaciones de los mismos; y en el que el % de partículas inferiores a 0.75 μm es igual o menor que aproximadamente 40 % en peso, y/o en el que el % de partículas inferiores a 0.5 μm es igual o menor que aproximadamente 25 % en peso.

Description

DESCRIPCIÓN
Material inorgánico en partículas apropiado para su uso en películas poliméricas
Campo técnico
La presente invención se refiere generalmente a un material inorgánico en partículas (por ejemplo, un carbonato de metal alcalinotérreo tal como carbonato de calcio) apropiado para su uso en composiciones poliméricas, por ejemplo películas poliméricas, que pueden tener una alta carga mineral. La presente invención se refiere además a composiciones que comprenden el material inorgánico en partículas, en particular polímeros tales como películas poliméricas que comprenden el material inorgánico en partículas. La presente invención también se refiere al uso del material inorgánico en partículas en composiciones poliméricas tales como película polimérica y métodos de preparación de composiciones poliméricas tales como películas poliméricas que comprenden el material inorgánico en partículas. Determinadas realizaciones de la presente invención se refieren a películas poliméricas transpirables (por ejemplo, películas que permiten la transmisión de gases y vapores).
Antecedentes
Los materiales inorgánicos en partículas tales como el carbonato de calcio se usan para numerosas aplicaciones. Uno de esos usos es el uso en composiciones de polímeros. El material inorgánico en partículas se puede usar como carga (por ejemplo, para reducir la cantidad de polímero requerida en la composición, por ejemplo para reducir el coste de la composición), o puede afectar las propiedades del polímero.
Por ejemplo, se pueden usar materiales inorgánicos en partículas en películas poliméricas. Tales películas, porosas o no porosas, se fabrican para una serie de productos de consumo tales como bolsas de basura, materiales de soporte o cubiertas exteriores de pañales, vendas, pantalones de entrenamiento, compresas higiénicas, paños quirúrgicos y batas quirúrgicas. Pueden formarse películas poliméricas que comprenden polímero, material inorgánico en partículas y aditivos opcionales tales como agentes aglutinantes o adherentes mezclando (por ejemplo, combinando) estos componentes y luego formando la composición resultante en una capa de película usando cualquiera de una variedad de procedimientos de producción de película conocidos por los expertos en la técnica (por ejemplo, mediante fundición, soplado o extrusión). Si la película va a ser una película porosa y transpirable, la película se puede estirar, uniaxialmente o biaxialmente, mediante cualquiera de las técnicas bien conocidas en la técnica, incluida la hidráulica, los rodillos de arrastre que se mueven en diferentes velocidades y el tensado.
La naturaleza y la cantidad del material inorgánico en partículas usado en una película polimérica pueden influir en las propiedades de la película, por ejemplo, el tamaño de los poros (y por lo tanto el grado de transpirabilidad), la resistencia, el espesor y la flexibilidad. La naturaleza del material inorgánico en partículas también puede influir en la facilidad y rapidez con que se puede procesar la película. La disminución del tamaño de partícula del material inorgánico en partículas puede permitir que se produzcan películas más delgadas. Sin embargo, esto puede causar problemas con la reología de las masas fundidas poliméricas y el procesamiento de las películas poliméricas, por ejemplo, aumentando el tiempo de ejecución. Por ejemplo, la disminución del tamaño de partícula del material inorgánico en partículas puede resultar en un aumento de la tensión que se aplicará a la masa fundida a medida que emerge de la boquilla, lo que puede, por ejemplo, aumentar la probabilidad de desarrollar agujeros en la masa fundida.
La disminución del tamaño de partícula del material inorgánico en partículas también puede causar problemas de procesamiento en la formación de otros productos poliméricos tales como fibras poliméricas, por ejemplo aumentando la viscosidad de una masa fundida polimérica (por ejemplo, con cargas elevadas de relleno). Por ejemplo, el hinchamiento de la masa fundida polimérica a medida que emerge de una hilera, provocando una acumulación de material en la boquilla que puede crear goteos y fallas en la red de fibras no tejidas.
La incorporación del material inorgánico en partículas en la película polimérica, en particular a altos niveles de carga y/o en películas delgadas, puede dar como resultado que el material inorgánico en partículas se libere de la película y se deposite en la superficie de la película ("espolvorear"). Esto puede, por ejemplo, ser perjudicial para el procedimiento de conversión posterior a la producción, por ejemplo durante la impresión o laminación de las películas a otras estructuras (por ejemplo, durante la producción de pañales).
El documento WO 2013/061068 se refiere a rellenos en partículas que no poseen, o cantidades muy bajas, de material grueso, composiciones que comprenden dichos rellenos y usos de las mismos.
El documento WO 01/85832 se refiere a un método de producción de una película transpirable que incluye la producción de un relleno inorgánico mediante el tratamiento de partículas de un material inorgánico en partículas que comprende un compuesto de carbonato de metal alcalinotérreo mediante la reacción con un agente de tratamiento superficial hidrofobizante que comprende uno o más ácidos carboxílicos alifáticos que tienen al menos átomos de carbono en cadena para producir un recubrimiento hidrofóbico sobre las partículas que incluye una etapa de clasificación para dar como resultado un relleno inorgánico que tiene un nivel reducido de partículas interferentes.
El documento WO 2014/062476 se refiere a una composición de recubrimiento que incluye caolín que tiene un factor de forma menor que aproximadamente 70 y carbonato de calcio, en la que menor que aproximadamente 90 % en peso y superior a aproximadamente 60 % en peso de partículas de carbonato de calcio tienen un diámetro esférico (esd) equivalente menor que 2 micrómetros.
El documento US 8647597 se refiere a un procedimiento para moler al menos un material mineral en presencia de perlas de trituración de óxido de circonio que contienen ceria (CeO2) que tienen un contenido específico de ceria (de entre 14 y 20 % en peso con respecto al peso total de dicha perla, preferiblemente de entre 15 y 18 %, y lo más preferiblemente de aproximadamente 16 %), y un tamaño de grano medio específico (menor que 1 |im, preferiblemente menor que 0.5 |im, y lo más preferiblemente menor que 0.3 |im), en el que tales perlas son más resistentes al desgaste que las perlas convencionales de la técnica anterior.
El documento WO 99/61521 se refiere a un método de producción de una película transpirable que comprende las etapas de: (a) producir un relleno inorgánico mediante el tratamiento de partículas de un material inorgánico en partículas que comprende un compuesto de carbonato de metal alcalinotérreo mediante reacción con un agente de tratamiento de superficie hidrofobizante que comprende uno o más ácidos carboxílicos alifáticos que tienen al menos 10 átomos de carbono de cadena para producir un recubrimiento hidrofóbico sobre las partículas en condiciones tales que el relleno inorgánico producido tenga un nivel de humedad superficial total que comprende la humedad adsorbida en las partículas y atrapada dentro del recubrimiento hidrofóbico sobre el mismo no superior al 0.1 % en peso en base al peso seco del material inorgánico en partículas; (b) producir una composición termoplástica de relleno mezclando el relleno inorgánico producido en la etapa (a) con un polímero termoplástico caliente; y dar forma a la composición producida en la etapa (b) mediante procesamiento térmico para formar un producto de película.
Por lo tanto, es deseable proporcionar materiales inorgánicos en partículas alternativos y/o mejorados que sean apropiados para su uso en composiciones de polímeros tales como películas poliméricas.
Sumario
La presente invención se define en y por las reivindicaciones adjuntas.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente divulgación, se proporciona un material inorgánico en partículas (a) que tiene un dgs menor que aproximadamente 11 |im o menor que aproximadamente 8 |im; y/o (b) que comprende igual o mayor que 3 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 40 |im; y/o (c) que comprende igual o menor que aproximadamente el 40 % en peso de partículas inferiores a aproximadamente 0.75 |im.
De este modo, en un aspecto adicional de la presente divulgación se proporciona un material inorgánico en partículas que tiene un dgs menor que aproximadamente 11 |im o menor que aproximadamente 8 |im y que comprende igual o mayor que aproximadamente 3 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 40 |im.
De este modo, en un aspecto adicional de la presente divulgación se proporciona un material inorgánico en partículas que comprende igual o mayor que aproximadamente 3 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 40 |im e igual o menor que aproximadamente 40 % en peso de partículas inferiores a aproximadamente 0.75 |im.
De este modo, en un aspecto adicional de la presente divulgación se proporciona un material inorgánico en partículas que tiene un dg8 menor que aproximadamente 11 |im o menor que aproximadamente 8 |im y que comprende igual o menor que aproximadamente 40 % en peso de partículas inferiores a aproximadamente 0.75 |im.
En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas no se ha sometido a un tamizado o cribado en seco. De este modo, en un aspecto adicional de la presente divulgación se proporciona un material inorgánico en partículas que tiene un dg8 menor que aproximadamente 11 |im o igual o menor que aproximadamente 8 |im, en el que el material inorgánico en partículas no se ha sometido a un tamizado o cribado en seco.
En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas comprende igual o mayor que aproximadamente 3 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 25 |im. De este modo, en un aspecto adicional de la presente divulgación se proporciona un material inorgánico en partículas que tiene un dg8 menor que aproximadamente 11 |im o igual o menor que aproximadamente 8 |im y que comprende igual o mayor que aproximadamente 3 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 3 ppm.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente divulgación, se proporciona una composición que comprende un material inorgánico en partículas según cualquier aspecto o realización de la presente divulgación.
De acuerdo con un tercer aspecto de la presente divulgación, se proporciona una composición que comprende un polímero y un material inorgánico en partículas según cualquier aspecto o realización de la presente divulgación. En determinadas realizaciones, la composición puede ser una película polimérica (por ejemplo, un recubrimiento de laminación tal como recubrimiento de laminación LDPE) o papel sintético o rafia.
De acuerdo con un cuarto aspecto de la presente divulgación, se proporciona una película polimérica que comprende un polímero y un material inorgánico en partículas según cualquier aspecto o realización de la presente divulgación. De acuerdo con un quinto aspecto de la presente divulgación, se proporciona el uso de un material inorgánico en partículas según cualquier aspecto o realización de la presente divulgación en una composición de polímero tal como una película polimérica (por ejemplo, recubrimiento de laminación como recubrimiento de laminación LDPE), papel sintético o rafia.
De acuerdo con un sexto aspecto de la presente divulgación, se proporciona un método de fabricación de una película polimérica, comprendiendo el método:
mezclar (por ejemplo, combinar) un polímero y un material inorgánico en partículas según cualquier aspecto o realización de la presente divulgación; y
dar forma al material compuesto en una película.
De acuerdo con un séptimo aspecto de la presente divulgación, se proporciona el uso de un material inorgánico en partículas según cualquier aspecto o realización de la presente divulgación tal como agente de cavitación.
De acuerdo con un octavo aspecto de la presente divulgación, se proporciona un uso de un material inorgánico en partículas según cualquier aspecto o realización de la presente divulgación en una película polimérica para reducir la liberación de material inorgánico en partículas de la película polimérica y/o reducir la deposición de material inorgánico en partículas sobre la superficie de la película polimérica (espolvorear). Esto puede ser, por ejemplo, en comparación con una película polimérica que es idéntica excepto que no comprende el material inorgánico en partículas según ningún aspecto o realización de la presente divulgación.
En determinadas realizaciones de cualquier aspecto de la presente divulgación, el material inorgánico en partículas comprende igual o superior a aproximadamente 3 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 25 |im.
En determinadas realizaciones de cualquier aspecto de la presente divulgación, el material inorgánico en partículas comprende igual o superior a aproximadamente 3 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 40 |im.
En determinadas realizaciones de cualquier aspecto de la presente divulgación, el material inorgánico en partículas comprende igual o menor que aproximadamente 40 % en peso de partículas inferiores a aproximadamente 0.75 |im. En determinadas realizaciones de cualquier aspecto de la presente divulgación, el material inorgánico en partículas tiene un d98 igual o menor que aproximadamente 11 |im o igual o menor que aproximadamente 8 |im.
En determinadas realizaciones de cualquier aspecto de la presente divulgación, el material inorgánico en partículas no se ha sometido a un tamizado o cribado en seco.
En determinadas realizaciones de cualquier aspecto de la presente divulgación, el material inorgánico en partículas es un carbonato de metal alcalinotérreo tal como carbonato de calcio. En determinadas realizaciones de cualquier aspecto de la presente divulgación, el material inorgánico en partículas tiene un d50 que varía desde aproximadamente 0.5 |im a aproximadamente 3 |im. En determinadas realizaciones de cualquier aspecto de la presente divulgación, el material inorgánico en partículas tiene un dso que varía desde aproximadamente 0.5 |im a aproximadamente 2.5 |im. En determinadas realizaciones de cualquier aspecto de la presente divulgación, la composición de polímero es una película polimérica (por ejemplo, recubrimiento de laminación, tal como recubrimiento de laminación LDPE). En determinadas realizaciones de cualquier aspecto de la presente divulgación, la película polimérica es transpirable. Determinadas realizaciones de la presente divulgación pueden proporcionar una o más de las siguientes ventajas:
• reducir el tamaño promedio de partícula del material en partículas;
• reducir el % de partículas ultrafinas (partículas inferiores de 0.75 |im) en el material inorgánico en partículas;
• reducir el corte superior d98 del material inorgánico en partículas;
• aumentar la inclinación de la distribución del tamaño de partículas;
• aumentar el % de partículas muy gruesas (por ejemplo, mayores de 20 |im);
• reducir o eliminar el cribado de la partícula inorgánica antes de la incorporación en las películas poliméricas;
• mantener o mejorar la dispersión del material inorgánico en partículas;
• mantener o disminuir la absorción de humedad del material inorgánico en partículas;
• reducción de calibre (producción de películas más delgadas);
• mantener o aumentar la transpirabilidad (por ejemplo, MVTR) de la película;
• mantener la resistencia y flexibilidad de la película;
• menor nivel de componentes "volátiles" en la película a altas temperaturas de procesamiento;
• mejorar el procesamiento de composiciones poliméricas (por ejemplo, mezclas madre o fibras o películas poliméricas (por ejemplo, reduciendo el tiempo de ejecución));
• permitir velocidades de línea más rápidas en la producción del material inorgánico en partículas y/o las películas poliméricas;
• retención del material inorgánico en partículas en las películas poliméricas (es decir, reducción del "espolvoreo");
• agente de cavitación mejorado para películas transpirables.
Los detalles, ejemplos y preferencias proporcionados en relación con uno o más de los aspectos establecidos de la presente divulgación se aplican igualmente a todos los aspectos de la presente divulgación. Cualquier combinación de las realizaciones, ejemplos y preferencias descritas en este documento en todas las posibles variaciones de los mismos está incluida en la presente divulgación a menos que se indique lo contrario en este documento o que el contexto lo contradiga claramente de otro modo.
Descripción detallada
Material inorgánico en partículas
En este documento se describe un material inorgánico en partículas apropiado para su uso en composiciones poliméricas tales como películas poliméricas. En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas comprende igual o superior a aproximadamente 3 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 25 |im. En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas comprende igual o superior a aproximadamente 3 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 40 |im. En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas no se ha sometido a un tamizado o cribado en seco. El material inorgánico en partículas puede tener un d98 menor que aproximadamente 11 |im o menor que aproximadamente 8 |im. Se ha encontrado ventajosamente que los materiales inorgánicos en partículas que tienen estas propiedades de tamaño de partículas son apropiados para su uso en composiciones de polímeros tales como películas poliméricas. En particular, estos materiales inorgánicos en partículas han sido útiles para reducir el calibre de películas poliméricas sin causar problemas de procesamiento tales como el aumento del tiempo de ejecución para la formación de las películas. En particular, estos materiales inorgánicos en partículas han sido útiles para reducir la viscosidad de masas fundidas poliméricas, por ejemplo, a altas concentraciones de carga (por ejemplo, mayor que el 50 % en peso). Sorprendentemente, se ha descubierto que estas propiedades ventajosas se mantienen cuando el material inorgánico en partículas incluye algunas partículas muy gruesas (por ejemplo, partículas iguales o superiores a aproximadamente 25 |im o iguales o superiores a aproximadamente 40 |im).
El material inorgánico en partículas puede comprender igual o superior a aproximadamente 3 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 25 |im. En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas comprende igual o superior a aproximadamente 5 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 25 |im, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 10 ppm, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 20 ppm, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 50 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 25 |im. En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas comprende igual o superior a aproximadamente 0.01 % en peso de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 25 |im, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 0.02 % en peso, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 0.03 % en peso, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 0.04 % en peso, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 0.05 % en peso de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 25 |im.
En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas comprende hasta aproximadamente 1.5 % en peso de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 25 |im. En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas comprende hasta aproximadamente 1 % en peso, por ejemplo hasta aproximadamente 0.9 % en peso, por ejemplo hasta aproximadamente 0.8 % en peso, por ejemplo hasta aproximadamente 0.7 % en peso, por ejemplo hasta aproximadamente 0.6 % en peso, por ejemplo hasta aproximadamente 0.5 % en peso, por ejemplo hasta aproximadamente 0.4 % en peso de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 25 |im.
El material inorgánico en partículas puede comprender igual o superior a aproximadamente 3 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 40 |im. En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas comprende igual o superior a aproximadamente 5 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 40 |im, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 10 ppm, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 20 ppm, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 50 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 40 |im. En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas comprende igual o superior a aproximadamente 0.01 % en peso de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 40 |im, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 0.02 % en peso, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 0.03 % en peso, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 0.04 % en peso, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 0.05 % en peso de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 40 |im.
En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas comprende hasta aproximadamente 1.5 % en peso de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 40 |im. En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas comprende hasta aproximadamente 1 % en peso, por ejemplo hasta aproximadamente 0.9 % en peso, por ejemplo hasta aproximadamente 0.8 % en peso, por ejemplo hasta aproximadamente 0.7 % en peso, por ejemplo hasta aproximadamente 0.6 % en peso, por ejemplo hasta aproximadamente 0.5 % en peso, por ejemplo hasta aproximadamente 0.4 % en peso de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 40 |im.
El material inorgánico en partículas puede comprender igual o superior a aproximadamente 3 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 38 |im o aproximadamente 30 |im o aproximadamente 25 |im o aproximadamente 20 |im. En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas comprende igual o superior a aproximadamente 5 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 38 |im o aproximadamente 30 |im o aproximadamente 25 |im o aproximadamente 20 |im, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 10 ppm, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 20 ppm, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 50 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 38 |im o aproximadamente 30 |im o aproximadamente 25 |im o aproximadamente 20 |im. En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas comprende igual o superior a aproximadamente 0.01 % en peso de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 38 |im o aproximadamente 30 |im o aproximadamente 25 |im o aproximadamente 20 |im, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 0.02 % en peso, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 0.03 % en peso, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 0.04 % en peso, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 0.05 % en peso de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 38 |im o aproximadamente 30 |im o aproximadamente 25 |im o aproximadamente 20 |im.
En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas comprende hasta aproximadamente 2 % en peso de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 38 |im o aproximadamente 30 |im o aproximadamente 25 |im o aproximadamente 20 |im. En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas comprende hasta aproximadamente 1 % en peso, por ejemplo hasta aproximadamente 0.9 % en peso, por ejemplo hasta aproximadamente 0.8 % en peso, por ejemplo hasta aproximadamente 0.7 % en peso, por ejemplo hasta aproximadamente 0.6 % en peso, por ejemplo hasta aproximadamente 0.5 % en peso, por ejemplo hasta aproximadamente 0.4 % en peso de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 38 |im o aproximadamente 30 |im o aproximadamente 25 |im o aproximadamente 20 |im.
El material inorgánico en partículas puede tener un dgs (corte superior) menor que aproximadamente 11 |im. En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas tiene un dgs igual o menor que aproximadamente 10 |im, por ejemplo menor que aproximadamente 9 |im, por ejemplo menor que aproximadamente 8 |im, por ejemplo menor que aproximadamente 7.5 |im, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 7 |im, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 6.5 |im, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 6 |im, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 5.5 |im, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 5 |im. En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas tiene un dg8 que varía desde aproximadamente 3 |im a aproximadamente 11 |im o desde aproximadamente 3 |im a aproximadamente 10 |im o desde aproximadamente 3 |im a aproximadamente 9 |im o desde aproximadamente 3 |im a aproximadamente 8 |im, por ejemplo desde aproximadamente 3.5 |im a aproximadamente 7 |im, por ejemplo desde aproximadamente 4 |im a aproximadamente 6 |im, por ejemplo desde aproximadamente 4.5 |im a aproximadamente 5.5 |im, por ejemplo aproximadamente 5 |im.
El material inorgánico en partículas puede, por ejemplo, tener un d50 que varía desde aproximadamente 0.5 |im a aproximadamente 3 |im, por ejemplo desde aproximadamente 0.5 |im a aproximadamente 2.75 |im, por ejemplo desde aproximadamente 0.5 |im a aproximadamente 2.5 |im, por ejemplo desde aproximadamente 0.75 |im a aproximadamente 2.2 |im, por ejemplo desde aproximadamente 0.8 |im a aproximadamente 2 |im. En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas tiene un d50 que varía desde aproximadamente 0.5 |im a aproximadamente 1.5 |im, por ejemplo desde aproximadamente 0.6 |im a aproximadamente 1.4 |im, por ejemplo desde aproximadamente 0.7 |im a aproximadamente 1.3 |im, por ejemplo desde aproximadamente 0.75 |im a aproximadamente 1.25 |im, por ejemplo desde aproximadamente 0.8 |im a aproximadamente 1.2 |im, por ejemplo desde aproximadamente 0.9 |im a aproximadamente 1.1 |im, por ejemplo aproximadamente 1 |im. En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas tiene un d50 que varía desde aproximadamente 1 |im a aproximadamente 2.5 |im, por ejemplo desde aproximadamente 1.5 |im a aproximadamente 2.5 |im, por ejemplo desde aproximadamente 1.5 |im a aproximadamente 2 |im, por ejemplo desde aproximadamente 1.7 |im a aproximadamente 2 |im.
El % de partículas inferiores a 0.75 |im del material inorgánico en partículas puede, por ejemplo, ser igual o menor que aproximadamente 40 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 39 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 38 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 37 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 36 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 35 % en peso. En determinadas realizaciones, el % partículas inferiores a 0.75 |im del material inorgánico en partículas es igual o menor que aproximadamente 25 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 24 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 23 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 22 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 21 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 20 % en peso. En determinadas realizaciones, el % de partículas inferiores a 0.75 |im puede ser igual o superior a aproximadamente 1 % en peso, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 2 % en peso, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 5 % en peso.
El % de partículas inferiores a 0.5 |im del material inorgánico en partículas puede, por ejemplo, ser igual o menor que aproximadamente 25 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 24 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 23 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 22 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 21 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 20 % en peso. En determinadas realizaciones, el % partículas inferiores a 0.5 |im del material inorgánico en partículas es igual o menor que aproximadamente 15 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 14 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 13 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 12 % en peso. En determinadas realizaciones, el % de partículas inferiores a 0.5 |im puede ser igual o superior a aproximadamente 1 % en peso, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 2 % en peso, por ejemplo igual o superior a aproximadamente 5 % en peso.
El % de partículas inferiores a 5 |im del material inorgánico en partículas puede, por ejemplo, variar desde aproximadamente 85 % en peso a aproximadamente 99 % en peso, por ejemplo desde aproximadamente 90 % en peso a aproximadamente 99 % en peso. En determinadas realizaciones, el % de partículas inferiores a aproximadamente 5 |im puede variar desde aproximadamente 85 % en peso a aproximadamente 95 % en peso, por ejemplo desde aproximadamente 90 % en peso a aproximadamente 95 % en peso. En determinadas realizaciones, el % de partículas inferiores a aproximadamente 5 |im puede variar desde aproximadamente 90 % en peso a aproximadamente 99 % en peso, por ejemplo desde aproximadamente 95 % en peso a aproximadamente 99 % en peso.
El % de partículas inferiores a 2 |im del material inorgánico en partículas puede, por ejemplo, variar desde aproximadamente 40 % en peso a aproximadamente 95 % en peso, por ejemplo desde aproximadamente 45 % en peso a aproximadamente 90 % en peso, por ejemplo desde aproximadamente 50 % en peso a aproximadamente 90 % en peso. En determinadas realizaciones, el % de partículas inferiores a 2 |im puede variar desde aproximadamente 40 % en peso a aproximadamente 70 % en peso, por ejemplo desde aproximadamente 45 % en peso a aproximadamente 65 % en peso, por ejemplo desde aproximadamente 50 % en peso a aproximadamente 60 % en peso. En determinadas realizaciones, el % de partículas inferiores a 2 |im puede variar desde aproximadamente 70 % en peso a aproximadamente 95 % en peso, por ejemplo desde aproximadamente 75 % en peso a aproximadamente 90 % en peso, por ejemplo desde aproximadamente 80 % en peso a aproximadamente 90 % en peso.
El % de partículas inferiores a 1 |im del material inorgánico en partículas puede, por ejemplo, variar desde aproximadamente 15 % en peso a aproximadamente 65 % en peso, por ejemplo desde aproximadamente 20 % en peso a aproximadamente 60 % en peso, por ejemplo desde aproximadamente 25 % en peso a aproximadamente 55 % en peso. En determinadas realizaciones, el % de partículas inferiores a 1 |im puede variar desde aproximadamente 15 % en peso a aproximadamente 40 % en peso, por ejemplo desde aproximadamente 15 % en peso a aproximadamente 35 % en peso, por ejemplo desde aproximadamente 20 % en peso a aproximadamente 35 % en peso, por ejemplo desde aproximadamente 20 % en peso a aproximadamente 30 % en peso. En determinadas realizaciones, el % de partículas inferiores a 1 |im puede variar desde aproximadamente 30 % en peso a aproximadamente 60 % en peso, por ejemplo desde aproximadamente 40 % en peso a aproximadamente 60 % en peso, por ejemplo desde aproximadamente 45 % en peso a aproximadamente 55 % en peso.
El material inorgánico en partículas puede, por ejemplo, tener un factor de inclinación de al menos aproximadamente 35. Por ejemplo, el material inorgánico en partículas puede tener un factor de inclinación que varía desde aproximadamente 35 a aproximadamente 55, por ejemplo desde aproximadamente 40 a aproximadamente 50, por ejemplo desde aproximadamente 41 a aproximadamente 49, por ejemplo desde aproximadamente 42 a aproximadamente 48, por ejemplo desde aproximadamente 43 a aproximadamente 47, por ejemplo desde aproximadamente 44 a aproximadamente 46, por ejemplo aproximadamente 45. El factor de inclinación se define como (d30/d70) x 100.
En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas tiene un d98 menor que aproximadamente 8 |im, un d50 que varía desde aproximadamente 0.5 |im a aproximadamente 1.5 |im, un % de partículas inferiores a 5 |im que varía desde aproximadamente 90 % en peso a aproximadamente 99 % en peso, un % de partículas inferiores a 2 |im que varía desde aproximadamente 75 % en peso a aproximadamente 95 % en peso y un % de partículas inferiores a 1 |im que varía desde aproximadamente 40 % en peso a aproximadamente 60 % en peso.
En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas tiene un d98 menor que aproximadamente 6 |im, un d50 que varía desde aproximadamente 0.75 |im a aproximadamente 1.25 |im, un % de partículas inferiores a 5 |im que varía desde aproximadamente 95 % en peso a aproximadamente 99 % en peso, un % de partículas inferiores a 2 |im que varía desde aproximadamente 80 % en peso a aproximadamente 90 % en peso y un % de partículas inferiores a 1 |im que varía desde aproximadamente 44 % en peso a aproximadamente 55 % en peso.
En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas tiene un d98 menor que aproximadamente 5 |im, un d50 de aproximadamente 1 |im, un % de partículas inferiores a 5 |im que varía desde aproximadamente 96 % en peso a aproximadamente 99 % en peso, un % de partículas inferiores a 2 |im que varía desde aproximadamente 82 % en peso a aproximadamente 88 % en peso y un % de partículas inferiores a 1 |im que varía desde aproximadamente 47 % en peso a aproximadamente 53 % en peso.
En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas tiene un d98 menor que aproximadamente 8 |im, un d50 que varía desde aproximadamente 1 |im a aproximadamente 2.5 |im, un % de partículas inferiores a 5 |im que varía desde aproximadamente 90 % en peso a aproximadamente 99 % en peso, un % de partículas inferiores a 2 |im que varía desde aproximadamente 45 % en peso a aproximadamente 65 % en peso y un % de partículas inferiores a 1 |im que varía desde aproximadamente 20 % en peso a aproximadamente 35 % en peso.
En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas tiene un d98 menor que aproximadamente 7 |im, un d50 que varía desde aproximadamente 1.5 |im a aproximadamente 2 |im, un % de partículas inferiores a 5 |im que varía desde aproximadamente 90 % en peso a aproximadamente 97 % en peso, un % de partículas inferiores a 2 |im que varía desde aproximadamente 50 % en peso a aproximadamente 60 % en peso y un % de partículas inferiores a 1 |im que varía desde aproximadamente 22 % en peso a aproximadamente 32 % en peso.
En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas tiene un d98 menor que aproximadamente 7 |im, un d50 que varía desde aproximadamente 1.7 a aproximadamente 1.9 |im, un % de partículas inferiores a 5 |im que varía desde aproximadamente 92 % en peso a aproximadamente 97 % en peso, un % de partículas inferiores a 2 |im que varía desde aproximadamente 52 % en peso a aproximadamente 58 % en peso y un % de partículas inferiores a 1 |im que varía desde aproximadamente 24 % en peso a aproximadamente 30 % en peso.
El % de partículas inferiores a 0.25 |im puede, por ejemplo, ser igual o menor que aproximadamente 10 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 9 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 8 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 7 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 6 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 4 % en peso. El % de partículas inferiores a 0.25 |im puede, por ejemplo, ser al menos aproximadamente 1 % en peso.
El % de partículas inferiores a 0.1 |im puede, por ejemplo, ser igual o menor que aproximadamente 5 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 4 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 3 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 2 % en peso. El % de partículas inferiores a 0.1 |im puede, por ejemplo, ser al menos aproximadamente 0.1 % en peso.
A menos que se indique lo contrario, las propiedades de tamaño de partícula a las que se hace referencia en este documento para los materiales inorgánicos en partículas se miden de una manera bien conocida mediante la sedimentación del relleno o material en partículas en una condición completamente dispersa en un medio acuoso usando una máquina Sedigraph 5100 tal como se suministra por Micromeritics Instruments Corporation, Norcross, Georgia, EE. UU. (teléfono: 17706623620; sitio web: www.micromeritics.com), a la que se hace referencia en este documento como "unidad Micromeritics Sedigraph 5100". Dicha máquina proporciona mediciones y un gráfico del porcentaje acumulado en peso de partículas que tienen un tamaño, denominado en la técnica "diámetro esférico equivalente" (e.s.d), menor que los valores e.s.d dados. El tamaño medio de partícula d50 es el valor determinado de esta manera el e.s.d de la partícula al que hay un 50 % en peso de partículas que tienen un diámetro esférico equivalente menor que ese valor d50. El d98 y el d90 son los valores determinados de esta manera de la partícula e.s.d. en el que hay 98 % y 90 %, respectivamente, en peso de las partículas que tienen un diámetro esférico equivalente menor que el valor d98 o d90. A menos que se indique lo contrario, las propiedades de tamaño de partícula a las que se hace referencia en este documento se refieren a las propiedades de tamaño de partícula de los materiales inorgánicos en partículas antes de cualquier tratamiento superficial (es decir, sin recubrimiento).
La distribución de tamaño de partícula deseada se puede obtener, por ejemplo, mediante cualquier método apropiado conocido para los expertos en la técnica. Por ejemplo, la distribución de tamaño de partícula deseada se puede obtener usando uno o más de los siguientes métodos, tamizado o cribado en seco, remoción de partículas finas antes de que queden "sobre el suelo" (por ejemplo, usando hidrociclón), removiendo partículas de los productos secos por clasificación de aire, procedimiento de maduración de Ostwald.
El material inorgánico en partículas puede ser, por ejemplo, carbonato de metal alcalinotérreo (por ejemplo, dolomita, es decir, CaMg(CO3)2, o carbonato de calcio), sulfato de metal (por ejemplo, barita o yeso), silicato de metal, óxido de metal (por ejemplo, titania, óxido de hierro, cromo, trióxido de antimonio o sílice), hidróxido de metal (por ejemplo, trihidrato de alúmina), caolín, caolín calcinado, wollastonita, bauxita, talco o mica, incluyendo combinaciones de los mismos. Por ejemplo, el material inorgánico en partículas puede ser un carbonato de metal alcalinotérreo tal como carbonato de calcio. En lo sucesivo, la presente divulgación puede tender un discutirse en términos de carbonato de calcio. Sin embargo, la divulgación no se debe interpretar como limitada al carbonato de calcio.
El carbonato de calcio en partículas usado en la presente divulgación se puede obtener de una fuente natural moliendo o se puede preparar sintéticamente por precipitación (PCC), o puede ser una combinación de los dos, es decir, una mezcla del material molido de origen natural y el material precipitado sintético. El PCC también puede estar molido.
El carbonato de calcio molido (GCC), es decir, el carbonato de calcio natural molido se obtiene por lo general moliendo una fuente mineral como tiza, mármol o piedra caliza, que se puede seguir de una etapa de clasificación del tamaño de partícula, para obtener un producto que tenga el grado deseado de finura. El material sólido en partículas se puede moler de forma autógena, es decir, por desgaste entre las partículas del propio material sólido, o alternativamente, en presencia de un medio de molienda en partículas que comprende partículas de un material diferente del carbonato de calcio que se va a moler.
La molienda en húmedo del carbonato de calcio implica la formación de una suspensión acuosa del carbonato de calcio que luego se puede moler, opcionalmente en presencia de un agente dispersante apropiado. Se puede hacer referencia, por ejemplo, al documento EP-A-614948 para obtener más información sobre la molienda en húmedo de carbonato de calcio.
Cuando el relleno se obtiene de fuentes naturales, puede ser que algunas impurezas minerales contaminen inevitablemente el material molido. Por ejemplo, el carbonato de calcio de origen natural se produce en asociación con otros minerales. Además, en algunas circunstancias, pueden incluirse adiciones menores de otros minerales, por ejemplo, también podrían estar presentes uno o más de caolín, caolín calcinado, wollastonita, bauxita, talco o mica. En general, sin embargo, el relleno usado en la divulgación contendrá menor que el 5 % en peso, preferiblemente menor que el 1 % en peso de otras impurezas minerales.
Se puede usar PCC como fuente de carbonato de calcio en partículas en la presente divulgación, y se puede producir mediante cualquiera de los métodos conocidos disponibles en la técnica. TAPPI Monograph Series No 30, "Paper Coating Pigments", páginas 34-35 describe los tres procedimientos comerciales principales para preparar carbonato de calcio precipitado que es apropiado para su uso en la preparación de productos para su uso en la industria del papel, pero también se puede usar en la práctica de la presente divulgación. En los tres procedimientos, la piedra caliza se calcina primero para producir cal viva, y luego la cal viva se apaga en agua para producir hidróxido de calcio o lechada de cal. En el primer procedimiento, la lechada de cal se carbonata directamente con gas dióxido de carbono. Este procedimiento tiene la ventaja de que no se forma ningún subproducto y es relativamente fácil controlar las propiedades y la pureza del producto de carbonato de calcio. En el segundo procedimiento, la lechada de cal se pone en contacto con soda para producir, por doble descomposición, un precipitado de carbonato de calcio y una solución de hidróxido de sodio. El hidróxido de sodio debe estar de forma sustancial completamente separado del carbonato de calcio para que este procedimiento sea comercialmente atractivo. En el tercer procedimiento comercial principal, la lechada de cal se pone primero en contacto con cloruro de amonio para dar una solución de cloruro de calcio y gas amoníaco. Después, la solución de cloruro de calcio se pone en contacto con soda para producir, por doble descomposición, carbonato de calcio precipitado y una solución de cloruro de sodio.
El procedimiento para fabricar PCC da como resultado cristales de carbonato de calcio y agua muy puros. Los cristales se pueden producir en una variedad de formas y tamaños diferentes, dependiendo del procedimiento de reacción específico que se use. Las tres formas principales de cristales de PCC son aragonito, romboédrico y escalenoédrico, todos los cuales son apropiados para su uso en la presente divulgación, incluidas las mezclas de los mismos.
Opcionalmente, el material inorgánico en partículas se puede tratar (recubrirse) en la superficie. Por ejemplo, el material inorgánico en partículas (por ejemplo, carbonato de calcio (GCC o PCC)) se puede recubrir con un agente de tratamiento superficial hidrofobizante tal como un compuesto alifático.
Por ejemplo, el carbonato de calcio se puede recubrir con uno o más ácidos carboxílicos alifáticos o sales de los mismos que tienen al menos 10 átomos de carbono de cadena. Por ejemplo, el carbonato de calcio se puede recubrir con uno o más ácidos grasos o sales o ésteres de los mismos. Los ácidos grasos se pueden seleccionar entre ácido esteárico, ácido palmítico, ácido behénico, ácido montánico, ácido cáprico, ácido láurico, ácido mirístico, ácido isoesteárico y ácido cerótico. El carbonato de calcio recubierto/tratado superficialmente puede ser un carbonato de calcio recubierto con estearato (por ejemplo, carbonato de calcio recubierto con estearato amónico). Los inventores de la presente divulgación han descubierto que el carbonato de calcio recubierto con estearato es particularmente eficaz, incluso más particularmente el GCC recubierto con estearato.
En determinadas realizaciones, el nivel de recubrimiento es tal que el material inorgánico en partículas está sustancialmente en forma de monocapa. Esto puede significar, por ejemplo, que hay un ligero exceso de recubrimiento. Esto puede, por ejemplo, ser ventajoso porque el recubrimiento adicional proporciona lubricación adicional para las partículas más finas y puede haber, por ejemplo, niveles bajos de volátiles a altas temperaturas durante el procesamiento de películas poliméricas. El nivel de recubrimiento puede ser de aproximadamente 0.5 % en peso a aproximadamente 1.5 % en peso, por ejemplo aproximadamente 0.8 % en peso a aproximadamente 1.3 % en peso en base al peso seco del relleno en partículas.
Otros rellenos recubiertos o tratados adecuados incluyen caolín calcinado tratado y talco tratado. El caolín calcinado puede, por ejemplo, tratarse con un silano (por ejemplo, un organosilano) o propilenglicol, mientras que el talco se puede tratar con un silano (por ejemplo, un organosilano).
El relleno se puede secar antes de su inclusión en una composición. Por ejemplo, el relleno se puede secar antes de combinarla con una resina de polímero. Normalmente, el relleno se puede secar en un horno convencional a aproximadamente 80 °C. El polímero se puede secar en un horno de vacío a aproximadamente 80 °C. El relleno en partículas se puede secar hasta un grado tal que el relleno en partículas tenga y mantenga un contenido de agua (o humedad) adsorbida no superior a aproximadamente 0.5 % en peso, por ejemplo y de manera particularmente ventajosa, no superior a aproximadamente 0.2 % en peso o no superior a aproximadamente 0.1 % en peso en base al peso seco del relleno en partículas. Esto incluye rellenos en partículas tanto recubiertos como no recubiertos. Los niveles bajos de agua adsorbida son particularmente beneficiosos cuando el relleno se usa para formar películas transpirables.
Deseablemente, el relleno en partículas, incluso cuando está recubierto o no recubierto, no es susceptible de una absorción sustancial de humedad adicional. El relleno en partículas puede, por ejemplo, tener un nivel de humedad superior a aproximadamente 0.5 % en peso, por ejemplo no superior a aproximadamente 0.2 % en peso, por ejemplo no superior a aproximadamente 0.1 % en peso después de la exposición a una atmósfera de 97 % o más de humedad relativo, durante 48 horas a una temperatura de 20 °C.
El relleno en partículas puede estar libre o sustancialmente libre de compuestos higroscópicos o hidrofílicos. Por ejemplo, durante la molienda del relleno en partículas, la molienda se puede llevar a cabo en ausencia de compuestos higroscópicos o hidrofílicos agregados, o si se muele en húmedo, cualquier dispersante empleado se puede minimizar y/o eliminar posteriormente del relleno de una manera conocida. Por ejemplo, no superior a aproximadamente 0.05 % en peso de un componente hidrofílico puede estar presente en el relleno en partículas en base al peso seco del relleno en partículas. Por ejemplo, no superior a aproximadamente 0.05 % en peso de un dispersante, por ejemplo, un dispersante hidrofílico, puede estar presente en el relleno en partículas en base al peso seco del relleno en partículas. Un ejemplo de dicho dispersante es el poliacrilato de sodio. El nivel de humedad se puede medir de una manera conocida, por ejemplo, mediante un aparato de titulación Karl Fischer (KF). En este método, el agua se puede eliminar de la muestra mediante calentamiento y luego medirse usando la reacción cuantitativa del agua con yodo. En la titulación KF culombimétrica, la muestra se agrega a una solución de piridina-metanol (con yodo y dióxido de azufre como componentes principales). El yodo generado electrolíticamente en el ánodo reacciona con el agua. La cantidad de agua se puede determinar directamente a partir de la cantidad de carga eléctrica necesaria para la electrólisis.
Composiciones que comprenden el material inorgánico en partículas
También se describen las composiciones que comprenden el material inorgánico en partículas descrito en este documento (incluidas todas las realizaciones y combinaciones de las mismas). Las composiciones pueden ser, por ejemplo, una lechada acuosa. Las composiciones pueden ser, por ejemplo, composiciones de polímeros que comprenden un polímero y el material inorgánico en partículas. Las composiciones de polímeros pueden ser, por ejemplo, una película polimérica, una fibra polimérica, un material tejido o no tejido, un papel sintético (papel hecho parcial o totalmente de polímero sintético, por ejemplo, que tiene las propiedades del papel tradicional tal como el de plegado y de impresión, pero no rasga, perfora ni absorbe el agua con tanta facilidad) o rafia (por ejemplo, en cinta de rafia o en empaque de rafia tejida) (por ejemplo, rafia de polipropileno). En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas se incorpora a una película de polímero. En determinadas realizaciones, el material inorgánico en partículas se incorpora a un recubrimiento de laminación, por ejemplo, un recubrimiento de laminación de polietileno (por ejemplo, recubrimiento de laminación de polietileno de baja densidad (LDPE)). Ventajosamente, el material inorgánico en partículas se incorpora a una película de polímero transpirable.
La película de polímero comprende un polímero y un material inorgánico en partículas. El polímero puede ser un homopolímero o un copolímero. Los polímeros apropiados incluyen resinas termoplásticas tales como resina de poliolefina, por ejemplo, que incluyen polímeros monoolefínicos de etileno, propileno, buteno o similares, derivados funcionalizados y mezclas físicas y copolímeros de los mismos. Los ejemplos típicos de resina de poliolefina incluyen resinas de polietileno tales como polietileno de baja densidad, polietileno lineal de baja densidad (copolímero de etileno-a-olefina), polietileno de densidad media y polietileno de alta densidad; resinas de polipropileno tales como polipropileno y copolímero de etileno-polipropileno; poli(4-metilpenteno); polibuteno; copolímero de etileno-acetato de vinilo; cloruro de polivinilo; tereftalato de polietileno; y mezclas de los mismos. Estas resinas de poliolefina se pueden obtener mediante polimerización de una forma conocida, por ejemplo, mediante el uso de un catalizador de Ziegler, u obtenido mediante el uso de un catalizador de sitio único tal como un catalizador de metaloceno. En determinadas realizaciones, la película de polímero es polipropileno orientado biaxialmente (BOPP) o tereftalato de polietileno orientado biaxialmente (BOPET).
Antes de su uso, el polímero se puede secar hasta que se alcance el nivel requerido de sequedad. El material inorgánico en partículas también se puede secar independientemente antes de mezclarlo con el polímero.
Opcionalmente, la composición de polímero (por ejemplo, película de polímero) puede comprender además uno o más aditivos. Los ejemplos de aditivos útiles incluyen, pero no se limitan a, agentes opacificantes, pigmentos, colorantes, agentes deslizantes, antioxidantes, agentes antivaho, agentes antiestáticos, agentes antibloqueo, aditivos de barrera contra la humedad, aditivos de barrera para gases, resinas de hidrocarburos o ceras de hidrocarburos. En determinadas realizaciones, la película de polímero comprende además un agente aglutinante o adherente.
Opcionalmente, la composición de polímero (por ejemplo, película de polímero) puede comprender además uno o más materiales inorgánicos en partículas adicionales (no de acuerdo con los materiales inorgánicos en partículas de la divulgación). Los rellenos adicionales pueden ser, por ejemplo, carbonato de calcio, sulfato de bario, sulfato de calcio, carbonato de bario, hidróxido de magnesio, hidróxido de aluminio, óxido de zinc, óxido de magnesio, óxido de titanio, sílice, talco, caolín y combinaciones de los mismos.
El material inorgánico en partículas, que puede o no haber sido tratado superficialmente, se puede incorporar en composiciones de polímeros y por lo general está presente en una concentración de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 80 % en peso, por ejemplo desde aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 60 % en peso, por ejemplo desde aproximadamente 2 a 55 % en peso de la película de polímero final. Por ejemplo, el material inorgánico en partículas se puede incorporar en composiciones de polímeros a una concentración de aproximadamente 5 a 50 % en peso, por ejemplo, aproximadamente 10 a 25 % en peso. Para su uso en películas transpirables, el material inorgánico en partículas, que puede o no haber sido tratado superficialmente, se puede incorporar en composiciones de polímeros y por lo general está presente en una concentración de aproximadamente 30 % en peso a aproximadamente 55 % en peso de la película de polímero final, por ejemplo, de aproximadamente el 45 % en peso a aproximadamente el 55 % en peso.
El polímero se puede incorporar en la composición está presente por lo general en una concentración de aproximadamente 45 % a aproximadamente 98 % en peso de la composición de polímero final (por ejemplo, película de polímero). Por ejemplo, el polímero está presente por lo general en una concentración de aproximadamente 50 % a aproximadamente 95 %, por ejemplo aproximadamente 50 % a aproximadamente 90 %, por ejemplo aproximadamente 55 % a aproximadamente 90 %, por ejemplo aproximadamente 60 % a aproximadamente 85 %, por ejemplo aproximadamente 65 % a aproximadamente 80 %, en peso de la composición de polímero final (por ejemplo, película de polímero).
Una película es una hoja, capa o material que tiene un espesor promedio de hasta 250 |im. La película de polímero puede, por ejemplo, tener un espesor que varía desde aproximadamente 5 |im a aproximadamente 250 |im. Por ejemplo, la película de polímero puede tener un espesor que varía desde aproximadamente 5 |im a aproximadamente 50 |im, por ejemplo desde aproximadamente 5 |im a aproximadamente 20 |im, por ejemplo desde aproximadamente 5 |im a aproximadamente 15 |im, por ejemplo desde aproximadamente 5 |im a aproximadamente 10 |im.
La película de polímero puede ser, por ejemplo, una película de polímero transpirable porque permite la transmisión de gases y vapores. La película de polímero puede, por ejemplo, tener una tasa de transmisión de vapor de humedad (MVTR) que varía desde aproximadamente 2000 gsm/día a aproximadamente 15,000 gsm/día calculada de acuerdo con ASTM E96/E96M-05. Por ejemplo, la película de polímero puede tener un MVTR de al menos aproximadamente 3000 gsm/día, por ejemplo al menos aproximadamente 4000 gsm/día, por ejemplo al menos aproximadamente 5000 gsm/día, por ejemplo al menos aproximadamente 6000 gsm/día. Por ejemplo, la película de polímero puede tener un MVTR que varía desde aproximadamente 5000 a aproximadamente 15,000 gsm/día, por ejemplo desde aproximadamente 8000 a aproximadamente 15,000 gsm/día, por ejemplo desde aproximadamente 10,000 a aproximadamente 15,000 gsm/día, por ejemplo desde aproximadamente 11,000 a aproximadamente 14,000 gsm/día, por ejemplo desde aproximadamente 11,000 a aproximadamente 13,000 gsm/día, por ejemplo desde aproximadamente 11,000 a aproximadamente 12,000 gsm/día.
El material inorgánico en partículas descrito en este documento se puede usar en una película polimérica para reducir la liberación de material inorgánico en partículas de la película polimérica y/o para reducir la deposición del material inorgánico en partículas sobre la superficie de la película polimérica (espolvoreado). La reducción puede ser, por ejemplo, en comparación con una película polimérica que es idéntica excepto que no comprende un material inorgánico en partículas de acuerdo con ningún aspecto o realización de la divulgación.
Métodos de elaboración de las composiciones
También se describen métodos de preparación de las composiciones de polímeros (por ejemplo, películas de polímeros) descritas en este documento. El polímero (resina) se puede fundir (o ablandar de otro modo) antes de la formación de la composición de polímero (por ejemplo, película), y el polímero normalmente no se someterá a ninguna transformación química adicional. Después de la formación de la composición de polímero (por ejemplo, película), la resina de polímero se puede enfriar y dejar endurecer.
La composición de polímero se puede preparar mediante métodos que son bien conocidos en la técnica, generalmente en los que se mezclan un relleno en partículas y un polímero en proporciones apropiados para formar una mezcla (denominada "combinación"). El polímero puede estar en forma líquida para permitir que las partículas del relleno se dispersen en él. Cuando los polímeros son sólidos a temperatura ambiente, puede ser necesario fundir la resina de polímero antes de que se pueda lograr la combinación. En algunas realizaciones, el relleno en partículas se puede mezclar en seco con partículas del polímero, consiguiéndose entonces la dispersión de las partículas en la resina cuando se obtiene la masa fundida antes de formar una película a partir de la masa fundida, por ejemplo, en una extrusora misma.
En las realizaciones de la divulgación, el polímero y el relleno en partículas y, si es necesario, cualquier otro aditivo opcional, se pueden formar en una mezcla maestra apropiada mediante el uso de un mezclador/mezcladora apropiados de una manera conocida per se, y puede ser peletizado, por ejemplo, mediante el uso de una extrusora de un solo tornillo o una extrusora de doble tornillo que forma hebras que se pueden cortar o romper en pellas. El mezclador puede tener una única entrada para introducir el relleno y la resina de polímero juntos. Alternativamente, se pueden proporcionar entradas separadas para el relleno y la resina de polímero. Los mezcladores apropiados están disponibles comercialmente, por ejemplo, de Coperion (anteriormente Werner & Pfleiderer).
Las composiciones de polímeros según la presente divulgación se pueden procesar para formar, o incorporar en, películas de polímeros de cualquier forma apropiada. Los métodos para fabricar películas de polímero (por ejemplo, recubrimientos de laminación) son bien conocidos para los expertos en la técnica y se pueden preparar de manera convencional. Los métodos conocidos incluyen el uso de procedimientos de fundición, extrusión y soplado. Por ejemplo, se pueden usar líneas de película soplada por extrusión. Para aquellos casos en los que se usan combinaciones de polímeros, se pueden usar luego técnicas de coextrusión. Los métodos de coextrusión son bien conocidos para el experto en la técnica. Normalmente, dos o más corrientes de resina de polímero fundida se unen en una única corriente extruida de tal manera que las resinas se unen entre sí pero no se mezclan. Generalmente, se requiere una extrusora separada para cada corriente y las extrusoras están unidas de modo que los extruidos puedan fluir juntos de una manera apropiada para la aplicación deseada. Para fabricar películas en capas, se pueden usar varias extrusoras en combinación y alimentar juntas en una boquilla compleja que fusionará cada una de las corrientes de resina en una película en capas o material sándwich.
El uso de rellenos en películas transpirables se describe en los documentos WO 99/61521, US6569527 B1 y WO 2013/061068.
En la fabricación de una película transpirable, una mezcla o mezcla madre del polímero (por ejemplo, resina de poliolefina termoplástica) y el relleno se pueden producir primero mezclando y combinando antes de las etapas de producción de la película. La mezcla de ingredientes que se va a mezclar por combinación puede incluir, además de la resina y el relleno en partículas, otros ingredientes opcionales conocidos empleados en películas termoplásticas, por ejemplo, uno o más de agentes aglutinantes o adherentes, plastificantes, lubricantes, antioxidantes, absorbentes ultravioleta, tintes, colorantes. Un agente aglutinante o adherente, cuando se emplea, puede facilitar la unión de la película después de la formación a otro miembro, por ejemplo, una capa fibrosa no tejida, o una o más capas no porosas.
El polímero, el relleno y, si es necesario, otros aditivos opcionales, se pueden mezclar mediante el uso de una mezcladora/mezclador apropiado, por ejemplo, un mezclador Henschel, un supermezclador, un mezclador de tipo tambor o similares, y se amasa y se puede peletizar, por ejemplo, mediante el uso de una extrusora de un solo tornillo o una extrusora de doble tornillo que forma hebras que se pueden cortar o romper en pellas. La mezcla madre o la mezcla, por ejemplo, en forma de pellas, se puede fundir y moldear o dar forma a una película mediante el uso de una máquina de moldeo y formación de películas conocida.
La película puede ser una película soplada, una película fundida o una película extruida. La película, tal como se formó inicialmente, puede ser generalmente demasiado gruesa y demasiado ruidosa, ya que tiende a hacer un sonido de traqueteo cuando se agita y es posible que la película aún no tenga un grado suficiente de transpirabilidad según lo medido por su tasa de transmisión de vapor de agua. En consecuencia, la película se puede calentar, por ejemplo, a una temperatura de aproximadamente 5 °C menor que el punto de fusión del polímero termoplástico o más, y luego se estira a al menos aproximadamente 1.2 veces, por ejemplo al menos aproximadamente 2.5 veces, su longitud original para adelgazar la película y hacerla porosa.
Una característica adicional del procedimiento de adelgazamiento es el cambio en la opacidad de la película. Una vez formada, la película es relativamente transparente pero después de estirarla se vuelve opaca. Además, mientras que la película se orienta durante el procedimiento de estiramiento, también se vuelve más suave y no tiene el grado de traqueteo que tenía antes del estiramiento. Teniendo en cuenta todos estos factores, y el deseo de tener una tasa de transmisión de vapor de agua de, por ejemplo, al menos 100 gramos por metro cuadrado por 24 horas, la película puede, por ejemplo, adelgazarse hasta tal punto que tenga una peso por unidad de área menor que aproximadamente 35 gramos por metro cuadrado para aplicaciones de artículos absorbentes para el cuidado personal y un peso por unidad de área menor que aproximadamente 18 gramos por metro cuadrado para ciertas otras aplicaciones.
La máquina de moldeo y formación de película puede comprender, por ejemplo, una extrusora equipada con una boquilla en T o similar o una máquina de moldeo por inflado equipada con una boquilla circular. La producción de la película se puede llevar a cabo en algún momento después de la producción de la mezcla madre, posiblemente en una planta de fabricación diferente. En algunos casos, la mezcla madre se puede formar directamente en la película sin producir un producto intermedio, por ejemplo, peletizando.
La película se puede estirar en al menos una dirección uniaxial a una temperatura desde la temperatura ambiente hasta el punto de ablandamiento de la resina de una manera conocida, tal como un método de rodillo o un método de tensado para provocar la separación interfacial de la resina y el relleno en partículas entre sí, por lo que se puede preparar una película porosa. El estiramiento se puede realizar en una etapa o en varias etapas. El aumento por estiramiento determina la rotura de la película con un estiramiento alto así como la transpirabilidad y la transmisión de vapor de humedad de la película obtenida, y por lo que es deseable evitar un aumento de estiramiento excesivamente alto y un aumento de estiramiento excesivamente bajo. El aumento de estiramiento está preferiblemente en el intervalo de aproximadamente 1.2 a 5 veces, por ejemplo, de aproximadamente 1.2 a 4 veces en al menos una dirección uniaxial. Si se lleva a cabo un estiramiento biaxial, es posible que, por ejemplo, se aplique el estiramiento en una primera dirección en la dirección de la máquina o una dirección perpendicular a la misma, y luego se aplique el estiramiento en una segunda dirección en ángulo recto con la primera dirección. Alternativamente, el estiramiento biaxial se puede realizar simultáneamente en la dirección de la máquina y en la dirección perpendicular a la misma.
Después del estiramiento, se puede llevar a cabo un tratamiento de termofijado si es necesario para estabilizar la forma de los huecos obtenidos. El tratamiento de termofijado puede ser, por ejemplo, un tratamiento de termofijado a una temperatura en el intervalo desde el punto de ablandamiento de la resina hasta una temperatura menor que el punto de fusión de la resina durante un período de aproximadamente 0.1 a aproximadamente 100 segundos. Preferiblemente, el espesor debe ser tal que obtenga una película que no se rasgue ni se rompa y que tenga la suavidad y el tacto apropiados.
Usos de las composiciones
La película porosa o transpirable preparada de acuerdo con la presente divulgación puede tener una transpirabilidad, transmisión de vapor de humedad y sensación apropiados, así como excelentes propiedades mecánicas y propiedades adhesivas a largo plazo. La película transpirable puede, por ejemplo, usarse adecuadamente en productos tales como pañales desechables, almohadillas absorbentes de fluidos corporales y sábanas; materiales médicos como batas quirúrgicas y materiales de base para compresas calientes; materiales de vestir tales como jerséis, ropa impermeable; materiales de construcción tales como papeles pintados para paredes y materiales impermeables para techos y revestimientos de las casas; materiales de empaque para empacar desecantes, agentes deshumidificantes, desoxidantes, insecticidas, calentadores corporales desechables; materiales de empaque para mantener la frescura de diversos artículos y alimentos; separadores para las celdas; y similares. La película transpirable es particularmente deseable como material usado en productos tales como pañales desechables y almohadillas absorbentes de fluidos corporales. En tales productos, la película transpirable se puede formar en un compuesto o laminado con una o más capas, por ejemplo, una capa fibrosa no tejida, por ejemplo, por un agente adhesivo o de unión.
Ejemplos
Ejemplo 1
Se preparó un material en partículas de carbonato de calcio molido (GCC1) y se midió la distribución del tamaño de partícula mediante Sedigraph. Los resultados se muestran en la tabla 1.
Tabla 1.
Figure imgf000013_0001
Figure imgf000014_0001
Se trató la superficie del GCC con ácido esteárico. La calorimetría diferencial de barrido (DSC) indicó un ligero exceso por encima del recubrimiento monocapa. Sin pretender imponer ninguna teoría, se cree que esto proporciona una lubricación adicional a las partículas finas.
Se ensayó el GCC1 tratado en la superficie para detectar la absorción de humedad durante 48 horas a una temperatura de 20 °C y una humedad relativa del 97 %. Se encontró que el GCC1 tratado en la superficie tenía una absorción de humedad menor que 0.2 % en peso.
El GCC1 tratado en la superficie se puede incorporar a un polímero sin encontrar problemas de procesamiento tales como un tiempo de ejecución reducido, a pesar de la presencia de algunas partículas muy gruesas (mayores de 25 |im).
Ejemplo 2
Se preparó un material en partículas de carbonato de calcio molido (GCC2) y se midió la distribución del tamaño de partícula mediante Sedigraph. Los resultados se muestran en la tabla 2.
Tabla 2.
Figure imgf000014_0002
Se trató la superficie del GCC2 con ácido esteárico. La calorimetría diferencial de barrido (DSC) indicó un ligero exceso por encima del recubrimiento monocapa. Sin pretender imponer ninguna teoría, se cree que esto proporciona una lubricación adicional a las partículas finas.
Se ensayó el GCC2 tratado en la superficie para detectar la absorción de humedad durante 48 horas a una temperatura de 20 °C y una humedad relativa del 97 %. Se encontró que el GCC1 tratado superficialmente tenía una absorción de humedad menor que 0.1 % en peso.
El GCC2 tratado superficialmente se puede incorporar en una película de polímero sin encontrar problemas de procesamiento tales como un tiempo de ejecución reducido, a pesar de la presencia de algunas partículas muy gruesas (mayores de 25 pm).
Ejemplo 3
El GCC con recubrimiento superficial usado en el ejemplo 1 anterior (GCC1) y otra superficie de carbonato de calcio molido tratada con ácido esteárico y que tiene una distribución de tamaño de partícula aproximada como se muestra en la tabla 3. (GCC3) se incorporaron en polietileno lineal de baja densidad. producido por una línea de película soplada con un espesor de 30 pm. Luego, estas películas se estiraron en una línea de orientación en la dirección de la máquina de laboratorio entre 3 y 5 veces para simular el procedimiento industrial. Las películas tenían un nivel de carga de carbonato de calcio molido entre 50 y 55 % en peso.
Tabla 3.
Figure imgf000015_0001
Se colocó un paño negro contra las superficies de la película durante el estiramiento de la película para eliminar el polvo. A continuación, las telas negras se observaron al microscopio con un aumento de x25. Sorprendentemente, se encontró que no eran visibles partículas en la tela negra usada con la película que incorpora GCC1, mientras que algunas partículas son visibles en la tela negra usada con la película que incorpora GCC3.

Claims (15)

REIVINDICACIONES
1. Un material inorgánico en partículas que comprende:
(a) igual o mayor que aproximadamente 3 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 40 |im y que tienen un d98 menor que aproximadamente 11 |im; o
(b) igual o mayor que aproximadamente 3 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 40 |im e igual o menor que aproximadamente 40 % en peso de partículas inferiores a aproximadamente 0.75 |im; o
(c) igual o menor que aproximadamente 40 % en peso de partículas inferiores a aproximadamente 0.75 |im y que tienen un d98 menor que aproximadamente 11 |im; o
(d) un material inorgánico en partículas que no ha sido sometido a tamizado o cribado en seco y que tiene un d98 menor que aproximadamente 11 |im o igual o menor que aproximadamente 8 |im; o
(e) igual o mayor que aproximadamente 3 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 25 |im que tienen un d98 menor que 11 |im
en el que el material inorgánico en partículas se selecciona de un carbonato de metal alcalinotérreo, wollastonita, caolín, bauxita, talco, mica y combinaciones de los mismos;
y
en el que el % de partículas inferiores a 0.75 |im es igual o menor que aproximadamente 40 % en peso, y/o en el que el % de partículas inferiores a 0.5 |im es igual o menor que aproximadamente 25 % en peso.
2. El material inorgánico en partículas de la reivindicación 1, que comprende igual o mayor que aproximadamente 3 ppm de partículas que tienen un tamaño de partícula igual o superior a aproximadamente 38 |im o igual o superior a aproximadamente 30 |im o igual o superior a aproximadamente 25 |im o igual o superior a aproximadamente 20 |im.
3. El material inorgánico en partículas de la reivindicación 1 o 2, que tiene un d50 que varía desde aproximadamente 0.5 a aproximadamente 3 |im, por ejemplo desde aproximadamente 0.5 a aproximadamente 2.5 |im.
4. El material inorgánico en partículas de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que tiene un d98 igual o menor que aproximadamente 8 |im, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 7 |im, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 6 |im, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 5 |im.
5. El material inorgánico en partículas de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el que el material inorgánico en partículas es un carbonato de metal alcalinotérreo tal como carbonato de calcio, por ejemplo carbonato de calcio molido (GCC).
6. El material inorgánico en partículas de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que tiene un factor de inclinación que varía desde aproximadamente 35 a aproximadamente 50, por ejemplo que varía desde aproximadamente 40 a aproximadamente 45, en el que el factor de inclinación se define como (d30/d70) x 100.
7. El material inorgánico en partículas de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que el material inorgánico en partículas se trata en la superficie con un agente hidrofobizante.
8. El material inorgánico en partículas de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, que tiene una absorción de humedad después de 48 horas igual o menor que aproximadamente 0.2 % en peso a 97 % de humedad relativa, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 0.1 % en peso al 97 % de humedad relativa.
9. El material inorgánico en partículas de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el % de partículas inferiores a 0.75 |im es igual o menor que aproximadamente 37 % en peso, y/o en el que el % de partículas inferiores a 0.5 |im es igual o menor que aproximadamente 20 % en peso, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 15 % en peso.
10. Una composición que comprende el material inorgánico en partículas de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, por ejemplo, en la que la composición comprende además un polímero, por ejemplo seleccionado entre polipropileno (PP), polietileno (PE) (por ejemplo, polietileno de baja densidad), cloruro de polivinilo (PVC), tereftalato de polietileno (PET) y cualquier combinación de los mismos.
11. La composición de la reivindicación 10, en la que la composición es una película de polímero (por ejemplo, un recubrimiento de laminación y/o por ejemplo una película soplada, una película fundida o una película extruida) o un papel sintético o rafia (por ejemplo, cinta de rafia o empaque de rafia).
12. La composición de la reivindicación 10 u 11, en la que la composición es una película, por ejemplo que tiene un espesor igual o menor que aproximadamente 100 |im, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 50 |im, por ejemplo igual o menor que aproximadamente 20 |im.
13. La composición de una cualquiera de las reivindicaciones 10 a 12, en la que la película es transpirable, por ejemplo, en la que la película tiene una tasa de transmisión de vapor de humedad (MVTR) igual o superior a aproximadamente 2000 g/m2/día, por ejemplo desde aproximadamente 2000 a aproximadamente 15,000 g/m2/día.
14. Uso del material inorgánico en partículas de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 en una composición de polímero (por ejemplo, en una película polimérica tal como un recubrimiento de laminación o una película transpirable, papel sintético, rafia) o como agente de cavitación.
15. Un método de fabricación de una película polimérica, comprendiendo el método:
mezclar (por ejemplo, combinar) un material inorgánico en partículas de una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 con un polímero; y
dar forma al material compuesto en una película.
ES17703089T 2016-02-01 2017-01-31 Material inorgánico en partículas apropiado para su uso en películas poliméricas Active ES2862189T3 (es)

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