ES2865951T3 - Proceso para la preparación de agregados que comprenden carbonato de calcio - Google Patents

Proceso para la preparación de agregados que comprenden carbonato de calcio Download PDF

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Abstract

Agregados que comprenden al menos un material que contiene carbonato de calcio, y los agregados a) tienen un contenido de sólidos del 78,0 %p al 90,0 %p, respecto del peso total de los agregados, b) comprenden partículas del al menos un material que contiene carbonato de calcio que tienen un i) tamaño de partícula en peso d75 de 0,7 a 3,0 μm, ii) tamaño de partícula mediano en peso d50 de 0,5 a 2,0 μm, iii) tamaño de partícula en peso d25 de 0,1 a 1,0 μm, tal como se mide según el método de sedimentación, y c) comprenden partículas del al menos un material que contiene carbonato de calcio que tienen un área de superficie específica BET de 4,0 a 12,0 m2/g, medido mediante adsorción de gas nitrógeno mediante el uso de la isoterma BET (norma ISO 9277:2010), en donde los agregados carecen de agentes dispersantes.

Description

DESCRIPCIÓN
Proceso para la preparación de agregados que comprenden carbonato de calcio
La presente invención se refiere a agregados que comprenden al menos un material que contiene carbonato de calcio, un proceso para la preparación de los agregados, un artículo que comprende los agregados, así como el uso de los agregados en la fabricación de papel, revestimientos de papel, alimentos, plásticos, productos agrícolas, pinturas, revestimientos, adhesivos, selladores, productos farmacéuticos, productos de construcción y/o aplicaciones cosméticas.
En la práctica, los materiales de relleno y especialmente los materiales que contienen carbonato de calcio se usan a menudo como rellenos particulados en una gran diversidad de aplicaciones, tales como en la fabricación de papel, revestimientos de papel, alimentos, plásticos, productos agrícolas, pinturas, revestimientos, adhesivos, productos farmacéuticos, productos de construcción y aplicaciones cosméticas. Normalmente, el fabricante comercializa los materiales de este tipo en forma de suspensiones acuosas que tienen un contenido sólido insoluble en agua definido. Sin embargo, tales suspensiones tienen la desventaja de que, para mantener el material que contiene carbonato de calcio en suspensión, es necesaria la adición de dispersantes. Los polímeros y copolímeros hidrosolubles que se pueden usar, p.ej., como dispersante en tales suspensiones se describen, por ejemplo, en el documento US 5.278.248. Sin embargo, los dispersantes pueden interferir con ciertas propiedades ópticas, tales como la opacidad, la dispersión de la luz y el brillo cuando se incorporan en el producto final, p.ej. en revestimientos de papel, y por tanto se está incrementando la demanda de suspensiones sin dispersantes de los materiales que contienen carbonato de calcio. Además, las suspensiones anteriormente mencionadas a menudo están sometidas a contaminación por microorganismos, tales como bacterias aerobias y anaerobias, lo que da como resultado cambios en las características de la suspensión, tales como cambios en la viscosidad y/o el pH, decoloraciones, olor desagradable o reducciones en otros parámetros de calidad, que afectan negativamente a su valor comercial. Por lo tanto, los fabricantes de tales suspensiones normalmente toman medidas para estabilizar las suspensiones, donde se añaden biocidas a tales suspensiones, que pueden, sin embargo, interferir con las propiedades ópticas y/o mecánicas o con los requisitos legales del producto final. Además, las suspensiones tienen un volumen y peso relativamente altos, y por tanto se transporta menos cantidad total de un material que contiene carbonato de calcio en forma de una suspensión a la localización de un cliente con la misma carga en comparación con un polvo.
Para evitar la adición de dispersantes y/o biocidas a las suspensiones, el fabricante comercializa de manera alternativa dichos materiales que contienen carbonato de calcio en forma de un polvo. Sin embargo, estos polvos secos tienen la desventaja de que tienen una baja densidad aparente y propiedades de flujo a una pulverización alta, lo que hace que sean difíciles de manipular debido a la necesidad de un equipo especial para ocuparse de las características de flujo y pulverización del polvo y su mayor capacidad de almacenamiento.
En el pasado, se han hecho esfuerzos para incrementar la densidad aparente de tales polvos mediante el uso de un equipo de compactación que consume energía, tal como máquinas briquetadoras o peletizadoras. Sin embargo, se ha demostrado que son inaceptables por varias razones. Cuando la densidad aparente de tales polvos se incrementa mecánicamente a presión, las propiedades de flujo de tales polvos normalmente empeoran. Es necesario un mayor aporte de energía para cargar el producto en un tanque o recipiente o para vaciar tal tanque o recipiente. Además, se ha descubierto que el equipo de peletización, que se basa en el agua como aglutinante, requiere la adición de grandes cantidades de agua (aproximadamente del 15 al 25 %p del peso del carbonato de calcio) antes de que se puedan formar pellets aceptables. Esta agua incrementa los costes de transporte del producto o incrementa los costes de producción, ya que se debe evaporar antes del transporte. El equipo de peletización basando en aglutinantes distintos del agua también requiere grandes cantidades de aglutinante, y se ha descubierto que da como resultado un producto peletizado que es difícil de deshacer en agua tras la peletización y el secado.
Además, los materiales que contienen carbonato de calcio generalmente se preparan mediante molienda en seco o molienda en húmedo y secado posterior. Por ejemplo, el documento WO 2010/098821 A2 se refiere a pigmentos minerales (tales como arcilla de caolín) que tienen un área de superficie alta y un tamaño de partícula en el intervalo de la escala nanométrica. Estos pigmentos se fabrican mediante molienda en húmedo intensiva de una composición mineral que se ha sometido anteriormente a una molienda en seco, y después sometiendo opcionalmente a la composición mineral molida en húmedo a un tratamiento con ácido. El documento WO 2013/061068 A1 se refiere a rellenos particulados que no poseen, o poseen cantidades muy bajas, de un material grueso, las composiciones que comprenden dichos rellenos y los usos de los mismos. El método de eliminación de las partículas gruesas de un material particulado comprende: tamizar o cerner en seco el material particulado para producir el relleno particulado. El documento WO2009/009553 A1 describe un método para preparar agregados de CCP. El documento EP2194103 Al describe la preparación de un carbonato de calcio molido natural y agregados del mismo. El documento WO 2004/016566 A1 describe un CCP escalenoédrico agregado fino y los agregados producidos del mismo.
Sin embargo, para obtener un material que contiene carbonato de calcio fino, el aporte de energía, especialmente durante la molienda en seco, es relativamente alto. Además de ello, los parámetros en los procesos de molienda en húmedo y en seco no son tan ajustables para poder obtener un material molido definido que tenga una distribución de tamaños de partículas, área de superficie BET y valor de corte superior controlados. Por tanto, el material obtenido normalmente se somete a etapas adicionales tras la molienda para eliminar ciertas impurezas tales como componentes iónicos y/o químicos, o para eliminar ciertas fracciones de partículas para obtener un material que cumpla las necesidades deseadas. Además, la susceptibilidad a la captación de humedad de tales materiales es relativamente elevada, especialmente al prepararlos en presencia de dispersantes que de nuevo pueden interferir con las propiedades ópticas y/o mecánicas del producto final.
Por lo tanto, existe una necesidad continua en la técnica de un material que contiene carbonato de calcio que evite las desventajas de las suspensiones, concretamente la incorporación de dispersantes y/o biocidas. Además, existe una necesidad en la técnica de un material que contiene carbonato de calcio que ofrezca las ventajas de un polvo por lo que respecta al transporte, pero que evite sus desventajas, concretamente la baja densidad aparente y flujo a una pulverización alta de los polvos. En particular, es deseable preparar un material que contiene carbonato de calcio que tenga una distribución de tamaños de partículas, área de superficie BET, valor de corte superior y susceptibilidad a la captación de humedad controlados con un aporte bajo de energía y que se pueda usar en forma de producto seco o que se pueda transformar fácilmente en una suspensión en la localización del cliente dependiendo de las necesidades del cliente.
Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es proporcionar un material que contiene carbonato de calcio que reduce significativamente las desventajas de la técnica anterior. Un objetivo adicional es proporcionar un material que contiene carbonato de calcio que carece de biocidas y/o dispersantes. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un material que contiene carbonato de calcio que tiene una alta densidad aparente y propiedades de flujo a una pulverización baja. Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un material que contiene carbonato de calcio del cual se pueden transportar más toneladas por carga, en comparación con una suspensión que comprende la misma cantidad de material que contiene carbonato de calcio. Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un material que contiene carbonato de calcio que tiene una distribución de tamaños de partículas, área de superficie BET y valor de corte superior controlados que se puede preparar fácilmente con un aporte bajo de energía. Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un material que contiene carbonato de calcio que tiene una baja captación de humedad. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un material que contiene carbonato de calcio que se puede usar en forma de un producto seco o que se puede transformar fácilmente en una suspensión.
Los anteriores y otros objetivos se resuelven mediante la materia definida en la presente memoria en la reivindicación 1.
Según un aspecto de la presente solicitud, se proporcionan agregados que comprenden al menos un material que contiene carbonato de calcio. Los agregados
a) tienen un contenido de sólidos del 78,0 %p al 90,0 %p, respecto del peso total de los agregados,
b) comprenden partículas del al menos un material que contiene carbonato de calcio que tienen un
i) tamaño de partícula en peso C75 de 0,7 a 3,0 pm,
ii) tamaño de partícula mediano en peso C50 de 0,5 a 2,0 pm,
iii) tamaño de partícula en peso C25 de 0,1 a 1,0 pm, tal como se mide según el método de sedimentación, y
c) comprenden partículas del al menos un material que contiene carbonato de calcio que tienen un área de superficie específica BET de 4,0 a 12,0 m2/g, medido mediante adsorción de gas nitrógeno mediante el uso de la isoterma BET (norma ISO 9277:2010), en donde los agregados carecen de agentes dispersantes.
Los inventores descubrieron sorprendentemente que los agregados anteriores según la presente invención se pueden preparar fácilmente con un aporte bajo de energía con una alta densidad aparente y propiedades de flujo a una pulverización baja. Además de ello, se pueden transportar más toneladas por carga de los agregados anteriores en comparación con una suspensión que comprende la misma cantidad del material que contiene carbonato de calcio. Además, los agregados anteriores según la presente invención tienen una distribución de tamaños de partículas, área de superficie BET y valor de corte superior controlados, tienen una baja susceptibilidad a la captación de humedad y carecen de biocidas y/o dispersantes. Además de ello, los agregados anteriores se pueden usar en forma de un producto seco o se pueden transformar fácilmente en una suspensión. Más exactamente, los inventores descubrieron que las propiedades mecánicas y ópticas, así como la manipulación de un material que contiene carbonato de calcio, se pueden mejorar mediante un material que tiene un contenido de sólidos y distribución de tamaños de partículas específicos como se define en la presente memoria.
Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona un proceso para la preparación de agregados que comprenden al menos un material que contiene carbonato de calcio como se define en la presente memoria. El proceso comprende las etapas de:
a) proporcionar al menos un material que contiene carbonato de calcio en forma de una suspensión acuosa que tiene un contenido de sólidos en el intervalo del 5,0 al 45,0 %p, respecto del peso total de la suspensión,
b) moler en húmedo el al menos un material que contiene carbonato de calcio de la etapa a) para obtener una suspensión acuosa del al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo, en donde las partículas del al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo tienen un
i) tamaño de partícula en peso a75 de 0,7 a 3,0 pm,
ii) tamaño de partícula mediano en peso dsü de 0,5 a 2,0 pm,
iii) tamaño de partícula en peso D25 de 0,1 a 1,0 pm, tal como se mide según el método de sedimentación, y
iv) un área de superficie específica BET de 4,0 a 12,0 m2/g, medida mediante la adsorción de gas nitrógeno con el uso de la isoterma BET (norma ISO 9277:2010),
c) desaguar mecánicamente la suspensión acuosa de la etapa b) en una prensa de tubos para obtener agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio que tienen un contenido de sólidos del 78,0 %p al 90,0 %p, respecto del peso total de los agregados.
La suspensión acuosa del al menos un material que contiene carbonato de calcio de la etapa a) carece de agentes dispersantes, y la etapa de molienda en húmedo b) y la etapa de desagüe mecánico c) se llevan a cabo sin agentes dispersantes. Se prefiere además que la suspensión acuosa del al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo obtenida en la etapa b) tenga a) un contenido de sólidos inferior que la suspensión acuosa del al menos un material que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a), y/o b) un contenido de sólidos en el intervalo del 10,0 al 35,0 %p, respecto del peso total de la suspensión. Se prefiere aún más que la etapa b) del proceso se lleve a cabo en presencia de al menos un material de relleno particulado adicional, preferiblemente al menos un material de relleno particulado adicional seleccionado del grupo que comprende carbonato de calcio precipitado (CCP), óxidos metálicos tales como dióxido de titanio y/o trióxido de aluminio, hidróxidos metálicos tales como tri-hidróxido de aluminio, sales metálicas tales como sulfatos, silicatos tales como talco y/o caolín y/o arcilla de caolín y/o mica, carbonatos tales como carbonato de magnesio y/o yeso, blanco satinado y mezclas de los mismos. Se prefiere aún más que la suspensión acuosa del al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo obtenida en la etapa b) se desagüe parcialmente hasta un contenido de sólidos en el intervalo del 20,0 al 40,0 %p, respecto del peso total de la suspensión, antes de llevar a cabo la etapa c) del proceso. También se prefiere que la etapa c) del proceso se lleve a cabo a presión, preferiblemente una presión de 20,0 bares a 140,0 bares, más preferiblemente de 65,0 bares a 120,0 bares, y lo más preferiblemente de 80,0 a 110,0 bares. Se prefiere aún más que el proceso comprenda además la etapa d) de a) tratar los agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio obtenidos en la etapa c) con un agente de hidrofobicidad, preferiblemente un ácido carboxílico alifático que tiene una cantidad total de átomos de carbono de C4 a C24 y/o al menos un anhídrido succínico mono-sustituido que consiste en anhídrido succínico mono-sustituido con un grupo seleccionado de un grupo lineal, ramificado, alifático y cíclico que tiene una cantidad total de átomos de carbono de C2 a C30 en el sustituyente y/o una mezcla de ésteres de ácido fosfórico de uno o más mono-éster de ácido fosfórico y uno o más di-éster de ácido fosfórico, para obtener agregados tratados superficialmente que comprenden sobre al menos una parte del área de superficie accesible de las partículas de material que contiene carbonato de calcio una capa de tratamiento que comprende el agente de hidrofobicidad, y/o b) secar los agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio obtenidos en la etapa c) hasta un contenido de sólidos > 97,0 %p, preferiblemente del 97,0 al 99,98 %p y lo más preferiblemente del 97,0 al 99,98 %p, respecto del peso total de los agregados, y/o c) dispersar los agregados usando un dispersante basado en poliacrilato.
Según un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona un artículo que comprende los agregados que comprenden al menos un material que contiene carbonato de calcio. Según una realización, el artículo se selecciona del grupo que comprende plásticos, preferiblemente películas, más preferiblemente películas sopladas o películas transpirables, fibras, poli(cloruro de vinilo), plastisoles, polímeros termoendurecibles, más preferiblemente poliésteres insaturados termoendurecibles o poliuretanos insaturados termoendurecibles, alimentos, productos cosméticos, selladores, productos farmacéuticos, papel, revestimientos de papel, revestimientos, pinturas, artículos adhesivos y mezclas de los mismos.
Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona el uso de los agregados que comprenden al menos un material que contiene carbonato de calcio en la fabricación de papel, revestimientos de papel, alimentos, plásticos, preferiblemente películas, más preferiblemente películas sopladas o películas transpirables, fibras, poli(cloruro de vinilo), plastisoles, polímeros termoendurecibles, más preferiblemente poliésteres insaturados termoendurecibles o poliuretanos insaturados termoendurecibles, productos agrícolas, pinturas, revestimientos, adhesivos, selladores, productos farmacéuticos, productos de construcción y/o aplicaciones cosméticas.
Las realizaciones ventajosas de los agregados inventivos se definen en las sub-reivindicaciones correspondientes.
Según una realización, el al menos un material que contiene carbonato de calcio es al menos un material que contiene carbonato de calcio natural, preferiblemente dolomita y/o al menos un carbonato de calcio molido (CCM), más preferiblemente al menos un carbonato de calcio molido (CCM) y lo más preferiblemente al menos un carbonato de calcio molido (CCM) seleccionado del grupo que comprende mármol, creta, caliza y mezclas de los mismos.
Según otra realización, los agregados comprenden a) al menos un material de relleno particulado adicional, preferiblemente al menos un material de relleno particulado adicional seleccionado del grupo que comprende carbonato de calcio precipitado (CCP), óxidos metálicos tales como dióxido de titanio y/o trióxido de aluminio, hidróxidos metálicos tales como tri-hidróxido de aluminio, sales metálicas tales como sulfatos, silicatos tales como talco y/o caolín y/o arcilla de caolín y/o mica, carbonatos tales como carbonato de magnesio y/o yeso, blanco satinado y mezclas de los mismos, y/o b) sobre al menos una parte del área de superficie accesible de las partículas de material que contiene carbonato de calcio, una capa de tratamiento que comprende un agente de hidrofobicidad, preferiblemente un ácido carboxílico alifático que tiene una cantidad total de átomos de carbono de C4 a C24 y/o los productos de reacción del mismo, y/o al menos un anhídrido succínico mono-sustituido que consiste en anhídrido succínico mono-sustituido con un grupo seleccionado de un grupo lineal, ramificado, alifático y cíclico que tiene una cantidad total de átomos de carbono de C2 a C30 en el sustituyente y/o los productos de reacción del mismo, y/o una mezcla de ésteres de ácido fosfórico de uno o más mono-éster de ácido fosfórico y/o los productos de reacción del mismo y uno o más di-éster de ácido fosfórico y/o los productos de reacción del mismo.
Según otra realización, los agregados tienen a) una susceptibilidad a la captación de humedad tal que su nivel de humedad superficial total es < 0,6 mg/g, preferiblemente < 0,5 mg/g, más preferiblemente < 0,4 mg/g y lo más preferiblemente < 0,3 mg/g de los agregados secos tras la exposición a una atmósfera con un 50% de humedad relativa durante 48 horas a una temperatura de 23 °C, y/o b) un contenido de humedad del 0,2 %p al 0,6 %p, preferiblemente del 0,2 %p al 0,4 %p, y lo más preferiblemente del 0,25 %p al 0,35 %p respecto del peso seco total de los agregados.
Se debería entender que para el fin de la presente invención, los siguientes términos tienen el siguiente significado.
Para el fin de la presente invención, el término "agregados" que comprenden al menos un material que contiene carbonato de calcio se refiere a un material que está compuesto de una diversidad de partículas que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio y humedad, de forma que los agregados tienen un contenido de sólidos del 78,0 %p al 90,0 %p, respecto del peso total de los agregados.
La expresión "material que contiene carbonato de calcio" se refiere a un material que comprende al menos un 50,0 %p de carbonato de calcio, respecto del peso seco total del material que contiene carbonato de calcio.
A lo largo del presente documento, el "tamaño de partícula" de un material particulado se describe mediante su distribución de tamaños de partículas. El valor dx representa el diámetro respecto del cual el x % en peso de las partículas tienen diámetros menores de dx. Esto significa que el valor d25 es el tamaño de partícula en el que el 25,0 %p de todas las partículas son más pequeñas, y el valor d75 es el tamaño de partícula en el que el 75,0 %p de todas las partículas son más pequeñas. El valor dsü es, por tanto, el tamaño de partícula mediano en peso, es decir, el 50,0 %p de todos los granos de partículas son mayores o menores que este tamaño de partícula. Para el fin de la presente invención, el tamaño de partícula se especifica como el tamaño de partícula mediano en peso dsa, a menos que se indique de otra manera. Para determinar el valor dsa del tamaño de partícula mediano en peso se puede utilizar un dispositivo Sedigraph™ 5120 o Sedigraph™ 5100 de la empresa Micromeritics Instrument Corporation, EE.UU.
Un "área de superficie específica" (ASE) de un material particulado, en el sentido de la presente invención, se define como el área de superficie del material particulado dividido por la masa del material particulado. Tal como se usa en la presente memoria, el área de superficie específica se mide mediante adsorción con el uso de la isoterma BET (norma ISO 9277:2010), y se especifica en m2/g.
Cuando se usa la expresión "que comprende" en la presente descripción y las reivindicaciones, no excluye otros elementos. Para los fines de la presente invención, la expresión "que consiste en" se considera que es una realización preferida de la expresión "que comprende". Si más adelante en la presente memoria se define que un grupo comprende al menos un cierto número de realizaciones, también se debe entender que esto describe un grupo que preferiblemente consiste solamente en estas realizaciones.
Cuando se usa un artículo indefinido o definido al hacer referencia a un nombre singular, p.ej. "un", "uno/una" o "el/la", incluye el plural de ese nombre, a menos que se indique específicamente otra cosa.
Los términos como "obtenible" o "definible" y "obtenido" o "definido" se usan de manera intercambiable. Esto significa que, a menos que el contexto lo dicte claramente de otra manera, el término "obtenido" no pretende indicar que una realización se debe obtener, p.ej., mediante la secuencia de etapas tras el término "obtenido", aunque dicha comprensión limitada siempre está incluida en los términos "obtenido" o "definido" como una realización preferida.
A continuación, se describirán con más detalle los detalles y realizaciones preferidas de los agregados inventivos. Se debe entender que estos detalles técnicos y realizaciones también se aplican al proceso inventivo para la preparación de los agregados, el artículo inventivo y su uso.
Agregados que comprenden al menos un material que contiene carbonato de calcio
Según la presente invención, los agregados comprenden al menos un material que contiene carbonato de calcio.
La expresión "al menos un" material que contiene carbonato de calcio, en el sentido de la presente invención, significa que el material que contiene carbonato de calcio comprende, preferiblemente consiste en, uno o más materiales que contienen carbonato de calcio.
En una realización de la presente invención, el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende, preferiblemente consiste en, un material que contiene carbonato de calcio. De manera alternativa, el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende, preferiblemente consiste en, dos o más materiales que contienen carbonato de calcio. Por ejemplo, el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende, preferiblemente consiste en, dos o tres materiales que contienen carbonato de calcio.
Preferiblemente, el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende, más preferiblemente consiste en, un material que contiene carbonato de calcio.
Según una realización de la presente invención, el al menos un material que contiene carbonato de calcio es al menos un material que contiene carbonato de calcio natural.
La expresión material que contiene carbonato de calcio "natural", en el significado de la presente invención, se refiere a un material que contiene carbonato de calcio obtenido de fuentes naturales, tales como caliza, mármol, creta y/o dolomita, y procesado a través de un tratamiento en húmedo y/o en seco tal como molienda, cribado y/o fraccionamiento, por ejemplo mediante un separador ciclónico o clasificador.
Según una realización de la presente invención, el al menos un material que contiene carbonato de calcio, preferiblemente el al menos un material que contiene carbonato de calcio natural, es dolomita y/o al menos un carbonato de calcio molido (CCM). Más preferiblemente, el al menos un material que contiene carbonato de calcio, preferiblemente el al menos un material que contiene carbonato de calcio natural, es al menos un carbonato de calcio molido (CCM).
"Dolomita", en el sentido de la presente invención, es un mineral carbonático de magnesio y calcio que tiene la composición química de CaMg(CÜ3)2 ("CaCÜ3 ■ MgCÜ3"). El mineral de dolomita contiene al menos un 30,0 %p de MgCÜ3, respecto del peso total de dolomita, preferiblemente más del 35,0 %p, más preferiblemente más del 40,0 %p de MgCÜ3.
"Carbonato de calcio molido" (CCM), en el significado de la presente invención, es un carbonato de calcio obtenido de fuentes naturales, tales como caliza, mármol, creta o mezclas de los mismos.
Se aprecia que los agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio son obtenibles mediante el proceso para la preparación de agregados que se describe adicionalmente más adelante.
Por ejemplo, el CCM se selecciona del grupo que comprende mármol, creta, caliza y mezclas de los mismos. En una realización, el CCM es mármol o creta, preferiblemente mármol.
Según una realización de la presente invención, el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende, preferiblemente consiste en, partículas que consisten en carbonato de calcio en una cantidad > 50,0 %p, preferiblemente del 90,0 %p, más preferiblemente > 95,0 %p y lo más preferiblemente > 97,0 %p, respecto del peso seco total del al menos un material que contiene carbonato de calcio.
El término "seco", con respecto al al menos un material que contiene carbonato de calcio, se entiende que es un material que tiene menos del 0,3 % en peso de agua respecto del peso del al menos un material que contiene carbonato de calcio. El % de agua se determina según el método de medida coulométrica de Karl Fischer, en el que la al menos una fuente natural de carbonato de calcio se calienta a 220 °C, y se determina el contenido de agua liberada en forma de vapor y aislada mediante el uso de una corriente de gas nitrógeno (a 100 ml/min) en una unidad coulométrica de Karl Fischer.
El al menos un material que contiene carbonato de calcio preferiblemente comprende, más preferiblemente consiste en, partículas que tienen un tamaño de partícula mediano en peso dso de 0,5 a 2,0 gm, tal como se mide mediante el método de sedimentación.
En una realización de la presente invención, el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende, preferiblemente consiste en, partículas que tienen un tamaño de partícula mediano en peso dso preferiblemente de 0,5 a 1,9 gm, más preferiblemente de 0,6 a 1,8 gm, y lo más preferiblemente de 0,7 a 1,8 gm, tal como se mide mediante el método de sedimentación.
Además, el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende, preferiblemente consiste en, partículas que tienen un tamaño de partícula en peso d75 de 0,7 a 3,0 gm, tal como se mide mediante el método de sedimentación. En una realización de la presente invención, el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende, preferiblemente consiste en, partículas que tienen un tamaño de partícula en peso C75 de 0,7 a 2,9 pm, y lo más preferiblemente de 0,7 a 2,8 pm, tal como se mide mediante el método de sedimentación.
Además, el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende, preferiblemente consiste en, partículas que tienen un tamaño de partícula en peso C25 de 0,1 a 1,0 pm, tal como se mide mediante el método de sedimentación. En una realización de la presente invención, el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende, preferiblemente consiste en, partículas que tienen un tamaño de partícula en peso C25 de 0,1 a 0,9 pm, y lo más preferiblemente de 0,15 a 0,8 pm, tal como se mide mediante el método de sedimentación.
Por tanto, un requisito de la presente invención es que las partículas del al menos un material que contiene carbonato de calcio de los agregados tenga un i) tamaño de partícula en peso C75 de 0,7 a 3,0 pm, ii) tamaño de partícula mediano en peso C50 de 0,5 a 2,0 pm y iii) tamaño de partícula en peso C25 de 0,1 a 1,0 pm, tal como se mide según el método de sedimentación.
Preferiblemente, las partículas del al menos un material que contiene carbonato de calcio tienen un i) tamaño de partícula en peso C75 de 0,7 a 2,9 pm, ii) tamaño de partícula mediano en peso C50 de 0,5 a 1,9 pm y iii) tamaño de partícula en peso C25 de 0,1 a 0,9 pm, tal como se mide según el método de sedimentación. Más preferiblemente, las partículas del al menos un material que contiene carbonato de calcio tienen un i) tamaño de partícula en peso C75 de 0,7 a 2,8 pm, ii) tamaño de partícula mediano en peso C50 de 0,6 a 1,8 pm y iii) tamaño de partícula en peso C25 de 0,15 a 0,8 pm, tal como se mide según el método de sedimentación.
Además o alternativamente, el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende, preferiblemente consiste en, partículas de las cuales al menos el 30,0 %p, preferiblemente al menos el 50,0 %p, más preferiblemente al menos el 58,0 %p y lo más preferiblemente del 58,0 al 95,0 %p, tienen un tamaño de partícula en peso < 2,0 pm, más preferiblemente < 1,8 pm, incluso más preferiblemente < 1,5 pm y lo más preferiblemente < 1,0 pm, tal como se mide según el método de sedimentación.
Por ejemplo, el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende, preferiblemente consiste en, partículas de las cuales al menos del 30,0 al 85,0 %p, preferiblemente del 50,0 al 85,0 %p y lo más preferiblemente del 58,0 al 85,0 %p, tienen un tamaño de partícula en peso < 1,0 pm, tal como se mide según el método de sedimentación.
Además o alternativamente, el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende, preferiblemente consiste en, partículas de las cuales al menos del 50,0 al 95,0 %p, preferiblemente del 58,0 al 95,0 %p y lo más preferiblemente del 80,0 al 95,0 %p, tienen un tamaño de partícula en peso < 2,0 pm, tal como se mide según el método de sedimentación.
El al menos un material que contiene carbonato de calcio puede comprender, preferiblemente consistir en, partículas que tienen un valor de corte superior bajo controlado, por ejemplo, < 9,5 pm. La expresión "valor de corte superior" (o tamaño superior), tal como se usa en la presente memoria, significa el valor del tamaño de partícula en el que al menos el 98,0 %p de las partículas del material son menores que ese tamaño. Preferiblemente, el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende, preferiblemente consiste en, partículas que tienen un valor de corte superior < 8,0 pm, y más preferiblemente < 7,5 pm.
Un requisito de la presente invención es que el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprenda partículas que tienen un área de superficie específica BET baja. En particular, se requiere que el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprenda partículas que tienen una superficie específica BET de 4,0 a 12,0 m2/g, medida mediante la adsorción de gas nitrógeno con el uso de la isoterma BET (norma ISO 9277:2010) y especificada en m2/g. Preferiblemente, el al menos un material que contiene carbonato de calcio consiste en partículas que tienen un área de superficie específica BET de 4,0 a 12,0 m2/g, medida mediante la adsorción de gas nitrógeno con el uso de la isoterma BET (norma ISO 9277:2010).
En una realización, el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende partículas que tienen un área de superficie específica BET de 5,0 a 10,0 m2/g, medida mediante la adsorción de gas nitrógeno con el uso de la isoterma BET (norma ISO 9277:2010). Preferiblemente, al menos un material que contiene carbonato de calcio consiste en partículas que tienen un área de superficie específica BET de 5,0 a 10,0 m2/g, medida mediante la adsorción de gas nitrógeno con el uso de la isoterma BET (norma ISO 9277:2010).
Se aprecia que los agregados pueden comprender además al menos un material de relleno particulado adicional.
En una realización, los agregados consisten en el al menos un material que contiene carbonato de calcio, preferiblemente dolomita y/o el al menos un carbonato de calcio molido (CCM), y opcionalmente al menos un material de relleno particulado adicional. Por ejemplo, los agregados consisten en el al menos un material que contiene carbonato de calcio, preferiblemente dolomita y/o el al menos un carbonato de calcio molido (CCM), y al menos un material de relleno particulado adicional.
La expresión "al menos un" material de relleno particulado adicional, en el significado de la presente invención, significa que el material de relleno particulado adicional comprende, preferiblemente consiste en, uno o más materiales de relleno particulados adicionales.
En una realización de la presente invención, el al menos un material de relleno particulado adicional comprende, preferiblemente consiste en, un material de relleno particulado adicional. De manera alternativa, el al menos un material de relleno particulado adicional comprende, preferiblemente consiste en, dos o más materiales de relleno particulados adicionales. Por ejemplo, el al menos un material de relleno particulado adicional comprende, preferiblemente consiste en, dos o tres materiales de relleno particulados adicionales.
Preferiblemente, el al menos un material de relleno particulado adicional comprende, más preferiblemente consiste en, un material de relleno particulado adicional.
En una realización, los agregados carecen del al menos un material de relleno particulado adicional. Es decir, el material particulado de los agregados preferiblemente consiste en el al menos un material que contiene carbonato de calcio.
Si los agregados comprenden al menos un material de relleno particulado adicional, el al menos un material de relleno particulado adicional se selecciona preferiblemente del grupo que comprende carbonato de calcio precipitado (CCP), óxidos metálicos tales como dióxido de titanio y/o trióxido de aluminio, hidróxidos metálicos tales como tri-hidróxido de aluminio, sales metálicas tales como sulfatos, silicatos tales como talco y/o caolín y/o arcilla de caolín y/o mica, carbonatos tales como carbonato de magnesio y/o yeso, blanco satinado y mezclas de los mismos.
"Carbonato de calcio precipitado" (CCP), en el significado de la presente invención, es un material sintetizado, en general obtenido mediante precipitación tras la reacción de dióxido de carbono y cal en un medio acuoso o mediante precipitación de una fuente de iones calcio y carbonato en agua. El CCP puede ser una o más de las formas cristalinas mineralógicas aragoníticas, vateríticas y calcíticas. Preferiblemente, el CCP es una de las formas cristalinas mineralógicas aragoníticas, vateríticas y calcíticas.
La aragonita normalmente es de forma acicular, mientras la vaterita pertenece al sistema cristalino hexagonal. La calcita puede tener formas escalenoédricas, prismáticas, esféricas y romboédricas. El CCP se puede producir de diferentes maneras, p.ej. mediante precipitación con dióxido de carbono, el proceso de cal-soda, o el proceso de Solvay en el que el CCP es un subproducto de la producción de amoniaco. La suspensión de CCP obtenida se puede desaguar y secar mecánicamente.
Los agregados pueden comprender al menos un material de relleno particulado adicional, en donde el al menos un material de relleno particulado adicional es preferiblemente carbonato de calcio precipitado (CCP).
Los agregados contienen preferiblemente el al menos un material que contiene carbonato de calcio en una cantidad de al menos un 70,0 %p, más preferiblemente al menos un 80,0 %p, y lo más preferiblemente al menos un 90,0 %p, respecto del peso seco total de los agregados. Por ejemplo, los agregados pueden contener el al menos un material que contiene carbonato de calcio en una cantidad del 70,0 al 100,0 %p, más preferiblemente del 80,0 al 100,0 %p, y lo más preferiblemente del 90,0 al 100,0 %p o del 90,0 al 99,7 %p, respecto del peso seco total de los agregados.
Los agregados pueden contener el al menos un material de relleno particulado adicional en una cantidad de como máximo un 30,0 %p, más preferiblemente como máximo un 20,0 %p, y lo más preferiblemente como máximo un 10,0 %p, respecto del peso seco total de los agregados. Por ejemplo, los agregados pueden contener el al menos un material de relleno particulado adicional en una cantidad del 0,0 al 30,0 %p, más preferiblemente del 0,0 al 20,0 %p, y lo más preferiblemente del 0,0 al 10,0 %p o del 0,2 al 10,0 %p, respecto del peso seco total de los agregados.
Sin embargo, se aprecia que los agregados también pueden contener el al menos un material de relleno particulado adicional en una cantidad de más del 30,0 %p, tal como, p.ej., en una cantidad del 50,0 %p o 75,0 %p, respecto del peso seco total de los agregados, pero para obtener agregados que tienen las propiedades más favorables, se prefiere que los agregados contengan el al menos un material de relleno particulado adicional en una cantidad de como máximo el 30,0 %p, más preferiblemente como máximo el 20,0 %p, y lo más preferiblemente como máximo el 10,0 %p, respecto del peso seco total de los agregados.
En una realización, los agregados consisten del 70,0 al 100,0 %p, respecto del peso seco total de los agregados, del al menos un material que contiene carbonato de calcio, y del 0,0 al 30,0 %p, respecto del peso seco total de los agregados, del al menos un material de relleno particulado adicional, preferiblemente del 80,0 al 100,0 %p, respecto del peso seco total de los agregados, del al menos un material que contiene carbonato de calcio, y del 0,0 al 20,0 %p, respecto del peso seco total de los agregados, del al menos un material de relleno particulado adicional, y más preferiblemente del 90,0 al 100,0 %p, respecto del peso seco total de los agregados, del al menos un material que contiene carbonato de calcio, y del 0,0 al 10,0 %p, respecto del peso seco total de los agregados, del al menos un material de relleno particulado adicional.
De manera alternativa, los agregados consisten del 90,0 al 99,8 %p, respecto del peso seco total de los agregados, del al menos un material que contiene carbonato de calcio, y del 0,2 al 10,0 %p, respecto del peso seco total de los agregados, del al menos un material de relleno particulado adicional.
Preferiblemente, los agregados consisten en el al menos un material que contiene carbonato de calcio natural, más preferiblemente dolomita y/o el al menos un carbonato de calcio molido (CCM). Por ejemplo, los agregados consisten en el al menos un carbonato de calcio molido (CCM). En una realización de la presente invención, el al menos un carbonato de calcio molido (CCM) se selecciona del grupo que comprende mármol, creta, caliza y mezclas de los mismos.
Un requisito de la presente invención es que los agregados tengan un contenido específico de sólidos para evitar las desventajas de las suspensiones, es decir, el uso de biocidas y/o dispersantes, el peso y volumen elevado para el transporte, y de los polvos, es decir, una baja densidad aparente y propiedades de flujo a una pulverización alta. Por tanto, se requiere que los agregados tengan un contenido de sólidos del 78,0 %p al 90,0 %p, respecto del peso total de los agregados. Preferiblemente, los agregados tienen un contenido de sólidos del 80,0 %p al 88,0 %p, respecto del peso total de los agregados.
Se aprecia que el contenido de sólidos anterior se refiere a los agregados obtenidos justo después del proceso descrito más adelante. Por tanto, se aprecia que los agregados pueden tener un contenido de sólidos mayor, tal como hasta del 98,0 %p, respecto del peso total de los agregados, si se almacenan a temperatura ambiente.
Se aprecia que los agregados tienen específicamente una baja susceptibilidad a la captación de humedad.
La "susceptibilidad a la captación de humedad" de un material se refiere a la cantidad de humedad absorbida en la superficie de dicho material en un cierto tiempo tras la exposición a una atmósfera húmeda definida, y se expresa en mg/g.
Se prefiere que los agregados tengan una susceptibilidad a la captación de humedad tal que su nivel de humedad superficial total sea < 0,6 mg/g, preferiblemente < 0,5 mg/g, más preferiblemente < 0,4 mg/g y lo más preferiblemente < 0,3 mg/g de los agregados secos tras la exposición a una atmósfera con un 50% de humedad relativa durante 48 horas a una temperatura de 23 °C.
Además o alternativamente, los agregados tienen un contenido de humedad del 0,2 %p al 0,6 %p, preferiblemente del 0,2 %p al 0,4 %p, y lo más preferiblemente del 0,25 %p al 0,35 %p respecto del peso seco total de los agregados.
En una realización de la presente invención, los agregados comprenden sobre al menos una parte del área de superficie accesible de la partícula una capa de tratamiento que comprende un agente de hidrofobicidad.
La expresión área de superficie "accesible" de un material se refiere a la parte de la superficie del material que está en contacto con una fase líquida de una disolución acuosa, suspensión, dispersión o moléculas reactivas, tales como un agente de hidrofobicidad.
En una realización, el agente de hidrofobicidad es un ácido carboxílico alifático que tiene una cantidad total de átomos de carbono de C4 a C24 y/o los productos de reacción del mismo. Por lo tanto, al menos una parte del área de superficie accesible de las partículas de material que contiene carbonato de calcio está cubierto por una capa de tratamiento que comprende un ácido carboxílico alifático que tiene una cantidad total de átomos de carbono de C4 a C24 y/o los productos de reacción del mismo.
La expresión "productos de reacción" del ácido carboxílico alifático, en el significado de la presente invención, se refiere a los productos obtenidos poniendo en contacto el al menos un material que contiene carbonato de calcio con el al menos un ácido carboxílico alifático. Dichos productos de reacción se forman entre al menos una parte del al menos un ácido carboxílico alifático aplicado y las moléculas reactivas localizadas en la superficie de las partículas de material que contiene carbonato de calcio.
El ácido carboxílico alifático, en el sentido de la presente invención, se puede seleccionar de uno o más ácidos carboxílicos de cadena lineal, de cadena ramificada, saturados, insaturados y/o alicíclicos. Preferiblemente, el ácido carboxílico alifático es un ácido monocarboxílico, es decir, el ácido carboxílico alifático se caracteriza porque hay presente un único grupo carboxilo. Dicho grupo carboxilo está localizado al final del esqueleto de carbono.
En una realización de la presente invención, el ácido carboxílico alifático se selecciona de ácidos carboxílicos sin ramificar saturados, es decir, el ácido carboxílico alifático se selecciona preferiblemente del grupo de ácidos carboxílicos que consisten en ácido pentanoico, ácido hexanoico, ácido heptanoico, ácido octanoico, ácido nonanoico, ácido decanoico, ácido undecanoico, ácido láurico, ácido tridecanoico, ácido mirístico, ácido pentadecanoico, ácido palmítico, ácido heptadecanoico, ácido esteárico, ácido nonadecanoico, ácido araquídico, ácido heneicosanoico, ácido behénico, ácido tricosanoico, ácido lignocérico, y mezclas de los mismos.
En otra realización de la presente invención, el ácido carboxílico alifático se selecciona del grupo que consiste en ácido octanoico, ácido decanoico, ácido láurico, ácido mirístico, ácido palmítico, ácido esteárico, ácido araquídico, y mezclas de los mismos. Preferiblemente, el ácido carboxílico alifático se selecciona del grupo que consiste en ácido mirístico, ácido palmítico, ácido esteárico, y mezclas de los mismos.
Por ejemplo, el ácido carboxílico alifático es ácido esteárico.
Además o alternativamente, el agente de hidrofobicidad puede ser al menos un anhídrido succínico mono-sustituido que consiste en anhídrido succínico mono-sustituido con un grupo seleccionado de un grupo lineal, ramificado, alifático y cíclico que tiene una cantidad total de átomos de carbono de C2 a C30 en el sustituyente. Por lo tanto, al menos una parte del área de superficie accesible de las partículas de material que contiene carbonato de calcio está cubierta por una capa de tratamiento que comprende al menos un anhídrido succínico mono-sustituido que consiste en anhídrido succínico mono-sustituido con un grupo seleccionado de un grupo lineal, ramificado, alifático y cíclico que tiene una cantidad total de átomos de carbono de C2 a C30 en el sustituyente, y/o los productos de reacción del mismo.
La expresión "productos de reacción" del anhídrido succínico mono-sustituido, en el significado de la presente invención, se refiere a los productos obtenidos poniendo en contacto el al menos un material que contiene carbonato de calcio con el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido. Dichos productos de reacción se forman entre al menos una parte del al menos un anhídrido succínico mono-sustituido aplicado y las moléculas reactivas localizadas en la superficie de las partículas de material que contiene carbonato de calcio.
Por ejemplo, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido consiste en anhídrido succínico mono-sustituido con un grupo que es un grupo alquilo lineal que tiene una cantidad total de átomos de carbono de C2 a C30, preferiblemente de C3 a C20 y lo más preferiblemente de C4 a C18 en el sustituyente o un grupo alquilo ramificado que tiene una cantidad total de átomos de carbono de C3 a C30, preferiblemente de C3 a C20 y lo más preferiblemente de C4 a C18 en el sustituyente.
Por ejemplo, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido consiste en anhídrido succínico mono-sustituido con un grupo que es un grupo alquilo lineal que tiene una cantidad total de átomos de carbono de C2 a C30, preferiblemente de C3 a C20 y lo más preferiblemente de C4 a C18 en el sustituyente. Además o alternativamente, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido consiste en anhídrido succínico mono-sustituido con un grupo que es un grupo alquilo ramificado que tiene una cantidad total de átomos de carbono de C3 a C30, preferiblemente de C3 a C20 y lo más preferiblemente de C4 a C18 en el sustituyente.
El término "alquilo", en el significado de la presente invención, se refiere a un compuesto orgánico saturado lineal o ramificado compuesto de carbono e hidrógeno. En otras palabras, los "anhídridos succínicos mono-sustituidos con alquilo" están compuestos de cadenas de hidrocarburo saturadas lineales o ramificadas que contienen un grupo lateral de anhídrido succínico.
En una realización de la presente invención, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es al menos un anhídrido succínico mono-sustituido con un alquilo lineal o ramificado. Por ejemplo, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido con alquilo se selecciona del grupo que comprende anhídrido etilsuccínico, anhídrido propilsuccínico, anhídrido butilsuccínico, anhídrido triisobutil succínico, anhídrido pentilsuccínico, anhídrido hexilsuccínico, anhídrido heptilsuccínico, anhídrido octilsuccínico, anhídrido nonilsuccínico, anhídrido decil succínico, anhídrido dodecil succínico, anhídrido hexadecanil succínico, anhídrido octadecanil succínico, y las mezclas de los mismos.
Se aprecia que, p.ej., la expresión anhídrido "butilsuccínico" comprende el/los anhídrido(s) butilsuccínico(s) lineal(es) y ramificado(s). Un ejemplo específico de anhídrido(s) butilsuccínico(s) lineal(es) es anhídrido n-butilsuccínico. Los ejemplos específicos de anhídrido(s) butilsuccínico(s) ramificado(s) son anhídrido iso-butilsuccínico, anhídrido secbutilsuccínico y/o anhídrido terc-butilsuccínico.
Además, se aprecia que, p.ej., la expresión "anhídrido hexadecanil succínico" comprende el/los anhídrido(s) hexadecanil succínico(s) lineal(es) y ramificado(s). Un ejemplo específico de anhídrido(s) hexadecanil succínico(s) lineal(es) es anhídrido n-hexadecanil succínico. Los ejemplos específicos de anhídrido(s) hexadecanil succínico(s) ramificado(s) son anhídrido 14-metilpentadecanil succínico, anhídrido 13-metilpentadecanil succínico, anhídrido 12-metilpentadecanil succínico, anhídrido 11-metilpentadecanil succínico, anhídrido 10-metilpentadecanil succínico, anhídrido 9-metilpentadecanil succínico, anhídrido 8-metilpentadecanil succínico, anhídrido 7-metilpentadecanil succínico, anhídrido 6-metilpentadecanil succínico, anhídrido 5-metilpentadecanil succínico, anhídrido 4-metilpentadecanil succínico, anhídrido 3-metilpentadecanil succínico, anhídrido 2-metilpentadecanil succínico, anhídrido 1 -metilpentadecanil succínico, anhídrido 13-etilbutadecanil succínico, anhídrido 12-etilbutadecanil succínico, anhídrido 11 -etilbutadecanil succínico, anhídrido 10-etilbutadecanil succínico, anhídrido 9-etilbutadecanil succínico, anhídrido 8-etilbutadecanil succínico, anhídrido 7-etilbutadecanil succínico, anhídrido 6-etilbutadecanil succínico, anhídrido 5-etilbutadecanil succínico, anhídrido 4-etilbutadecanil succínico, anhídrido 3-etilbutadecanil succínico, anhídrido 2-etilbutadecanil succínico, anhídrido 1-etilbutadecanil succínico, anhídrido 2-butildodecanil succínico, anhídrido 1-hexildecanil succínico, anhídrido 1-hexil-2-decanil succínico, anhídrido 2-hexildecanil succínico, anhídrido 6,12-dimetilbutadecanil succínico, anhídrido 2,2-dietildodecanil succínico, anhídrido 4,8,12-trimetiltridecanil succínico, anhídrido 2,2,4,6,8-pentametilundecanil succínico, anhídrido 2-etil-4-metil-2-(2-metilpentil)-heptil succínico y/o anhídrido 2-etil-4,6-dimetil-2-propilnonil succínico.
Además, se aprecia que, p.ej., la expresión "anhídrido octadecanil succínico" comprende el/los anhídrido(s) octadecanil succínico(s) lineal(es) y ramificado(s). Un ejemplo específico de anhídrido(s) octadecanil succínico(s) lineal(es) es anhídrido n-octadecanil succínico. Los ejemplos específicos de anhídrido(s) hexadecanil succínico(s) ramificado(s) son anhídrido 16-metilheptadecanil succínico, anhídrido 15-metilheptadecanil succínico, anhídrido 14-metilheptadecanil succínico, anhídrido 13-metilheptadecanil succínico, anhídrido 12-metilheptadecanil succínico, anhídrido 11-metilheptadecanil succínico, anhídrido 10-metilheptadecanil succínico, anhídrido 9-metilheptadecanil succínico, anhídrido 8-metilheptadecanil succínico, anhídrido 7-metilheptadecanil succínico, anhídrido 6-metilheptadecanil succínico, anhídrido 5-metilheptadecanil succínico, anhídrido 4-metilheptadecanil succínico, anhídrido 3-metilheptadecanil succínico, anhídrido 2-metilheptadecanil succínico, anhídrido 1-metilheptadecanil succínico, anhídrido 14-etilhexadecanil succínico, anhídrido 13-etilhexadecanil succínico, anhídrido 12-etilhexadecanil succínico, anhídrido 11-etilhexadecanil succínico, anhídrido 10-etilhexadecanil succínico, anhídrido 9-etilhexadecanil succínico, anhídrido 8-etilhexadecanil succínico, anhídrido 7-etilhexadecanil succínico, anhídrido 6-etilhexadecanil succínico, anhídrido 5-etilhexadecanil succínico, anhídrido 4-etilhexadecanil succínico, anhídrido 3-etilhexadecanil succínico, anhídrido 2-etilhexadecanil succínico, anhídrido 1-etilhexadecanil succínico, anhídrido 2-hexildodecanil succínico, anhídrido 2-heptilundecanil succínico, anhídrido iso-octadecanil succínico y/o anhídrido 1 -octil-2-decanil succínico.
En una realización de la presente invención, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido con alquilo se selecciona del grupo que comprende anhídrido butilsuccínico, anhídrido hexilsuccínico, anhídrido heptilsuccínico, anhídrido octilsuccínico, anhídrido hexadecanil succínico, anhídrido octadecanil succínico, y las mezclas de los mismos.
En una realización de la presente invención, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es un tipo de anhídrido succínico mono-sustituido con alquilo. Por ejemplo, el anhídrido succínico mono-sustituido con alquilo es anhídrido butilsuccínico. De manera alternativa, el anhídrido succínico mono-sustituido con alquilo es anhídrido hexilsuccínico. De manera alternativa, el anhídrido succínico mono-sustituido con alquilo es anhídrido heptilsuccínico o anhídrido octilsuccínico. De manera alternativa, el anhídrido succínico mono-sustituido con alquilo es anhídrido hexadecanil succínico. Por ejemplo, el anhídrido succínico mono-sustituido con alquilo es un anhídrido hexadecanil succínico lineal tal como anhídrido n-hexadecanil succínico, o un anhídrido hexadecanil succínico ramificado tal como anhídrido 1-hexil-2-decanil succínico. De manera alternativa, el anhídrido succínico mono-sustituido con alquilo es anhídrido octadecanil succínico. Por ejemplo, el anhídrido succínico mono-sustituido con alquilo es un anhídrido octadecanil succínico lineal tal como anhídrido n-octadecanil succínico, o un anhídrido octadecanil succínico ramificado tal como anhídrido iso-octadecanil succínico o anhídrido 1 -octil-2-decanil succínico.
En una realización de la presente invención, el anhídrido succínico mono-sustituido con alquilo es un anhídrido butilsuccínico tal como anhídrido n-butilsuccínico.
En una realización de la presente invención, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es una mezcla de dos o más tipos de anhídridos succínicos mono-sustituidos con alquilo. Por ejemplo, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es una mezcla de dos o tres tipos de anhídridos succínicos mono-sustituidos con alquilo.
En una realización de la presente invención, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido consiste en anhídrido succínico mono-sustituido con un grupo que es un grupo alquenilo lineal que tiene una cantidad total de átomos de carbono de C2 a C30, preferiblemente de C3 a C20 y lo más preferiblemente de C4 a C18 en el sustituyente o un grupo alquenilo ramificado que tiene una cantidad total de átomos de carbono de C3 a C30, preferiblemente de C4 a C20 y lo más preferiblemente de C4 a C18 en el sustituyente.
El término "alquenilo", en el significado de la presente invención, se refiere a un compuesto orgánico insaturado lineal o ramificado compuesto de carbono e hidrógeno. Dicho compuesto orgánico contiene además al menos un enlace doble en el sustituyente, preferiblemente un enlace doble. En otras palabras, los "anhídridos succínicos monosustituidos con alquenilo" están compuestos de cadenas de hidrocarburo insaturadas lineales o ramificadas que contienen un grupo lateral de anhídrido succínico. Se aprecia que el término "alquenilo", en el significado de la presente invención, incluye los isómeros cis y trans.
En una realización de la presente invención, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es al menos un anhídrido succínico mono-sustituido con un alquenilo lineal o ramificado. Por ejemplo, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido con alquenilo se selecciona del grupo que comprende anhídrido etenilsuccínico, anhídrido propenilsuccínico, anhídrido butenilsuccínico, anhídrido triisobutenil succínico, anhídrido pentenilsuccínico, anhídrido hexenilsuccínico, anhídrido heptenilsuccínico, anhídrido octenilsuccínico, anhídrido nonenilsuccínico, anhídrido decenil succínico, anhídrido dodecenil succínico, anhídrido hexadecenil succínico, anhídrido octadecenil succínico, y mezclas de los mismos.
Por lo tanto, se aprecia que, p.ej., la expresión "anhídrido hexadecenil succínico" comprende el/los anhídrido(s) hexadecenil succínico(s) lineal(es) y ramificado(s). Un ejemplo específico de anhídrido(s) hexadecenil succínico(s) lineal(es) es un anhídrido n-hexadecenil succínico tal como anhídrido 14-hexadecenil succínico, anhídrido 13-hexadecenil succínico, anhídrido 12-hexadecenil succínico, anhídrido 11-hexadecenil succínico, anhídrido 10-hexadecenil succínico, anhídrido 9-hexadecenil succínico, anhídrido 8-hexadecenil succínico, anhídrido 7-hexadecenil succínico, anhídrido 6-hexadecenil succínico, anhídrido 5-hexadecenil succínico, anhídrido 4-hexadecenil succínico, anhídrido 3-hexadecenil succínico y/o anhídrido 2-hexadecenil succínico. Los ejemplos específicos de anhídrido(s) hexadecenil succínico(s) ramificado(s) son anhídrido 14-metil-9-pentadecenil succínico, anhídrido 14-metil-2-pentadecenil succínico, anhídrido 1-hexil-2-decenil succínico y/o anhídrido iso-hexadecenil succínico.
Además, se aprecia que, p.ej., la expresión "anhídrido octadecenil succínico" comprende el/los anhídrido(s) octadecenil succínico(s) lineal(es) y ramificado(s). Un ejemplo específico de anhídrido(s) octadecenil succínico(s) lineal(es) es un anhídrido n-octadecenil succínico tal como anhídrido 16-octadecenil succínico, anhídrido 15-octadecenil succínico, anhídrido 14-octadecenil succínico, anhídrido 13-octadecenil succínico, anhídrido 12-octadecenil succínico, anhídrido 11-octadecenil succínico, anhídrido 10-octadecenil succínico, anhídrido 9-octadecenil succínico, anhídrido 8-octadecenil succínico, anhídrido 7-octadecenil succínico, anhídrido 6-octadecenil succínico, anhídrido 5-octadecenil succínico, anhídrido 4-octadecenil succínico, anhídrido 3-octadecenil succínico y/o anhídrido 2-octadecenil succínico. Los ejemplos específicos de anhídrido(s) octadecenil succínico(s) ramificado(s) son anhídrido 16-metil-9-heptadecenil succínico, anhídrido 16-metil-7-heptadecenil succínico, anhídrido 1 -octil-2-decenil succínico y/o anhídrido iso-octadecenil succínico.
En una realización de la presente invención, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido con alquenilo se selecciona del grupo que comprende anhídrido hexenilsuccínico, anhídrido octenilsuccínico, anhídrido hexadecenil succínico, anhídrido octadecenil succínico, y las mezclas de los mismos.
En una realización de la presente invención, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es un anhídrido succínico mono-sustituido con alquenilo. Por ejemplo, el anhídrido succínico mono-sustituido con alquenilo es anhídrido hexenilsuccínico. De manera alternativa, el anhídrido succínico mono-sustituido con alquenilo es anhídrido octenilsuccínico. De manera alternativa, el anhídrido succínico mono-sustituido con alquenilo es anhídrido hexadecenil succínico. Por ejemplo, el anhídrido succínico mono-sustituido con alquenilo es un anhídrido hexadecenil succínico lineal tal como anhídrido n-hexadecenil succínico, o un anhídrido hexadecenil succínico ramificado tal como anhídrido 1-hexil-2-decenil succínico. De manera alternativa, el anhídrido succínico mono-sustituido con alquenilo es anhídrido octadecenil succínico. Por ejemplo, el anhídrido succínico mono-sustituido con alquilo es un anhídrido octadecenil succínico lineal tal como anhídrido n-octadecenil succínico, o un anhídrido octadecenil succínico ramificado tal como anhídrido iso-octadecenil succínico, o anhídrido 1 -octil-2-decenil succínico.
En una realización de la presente invención, el anhídrido succínico mono-sustituido con alquenilo es un anhídrido octadecenil succínico lineal tal como anhídrido n-octadecenil succínico. En otra realización de la presente invención, el anhídrido succínico mono-sustituido con alquenilo es un anhídrido octenilsuccínico lineal tal como anhídrido noctenilsuccínico.
Si el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es un anhídrido succínico mono-sustituido con alquenilo, se aprecia que el anhídrido succínico mono-sustituido con alquenilo está presente en una cantidad > 95 %p y preferiblemente > 96,5 %p, respecto del peso total del al menos un anhídrido succínico mono-sustituido.
En una realización de la presente invención, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es una mezcla de dos o más tipos de anhídridos succínicos mono-sustituidos con alquenilo. Por ejemplo, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es una mezcla de dos o tres tipos de anhídridos succínicos mono-sustituidos con alquenilo.
En una realización de la presente invención, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es una mezcla de dos o más tipos de anhídridos succínicos mono-sustituidos con alquenilo que comprenden anhídrido(s) hexadecenil succínico(s) lineal(es) y anhídrido(s) octadecenil succínico(s) lineal(es). De manera alternativa, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es una mezcla de dos o más tipos de anhídridos succínicos mono-sustituidos con alquenilo que comprenden anhídrido(s) hexadecenil succínico(s) ramificado(s) y anhídrido(s) octadecenil succínico(s) ramificado(s). Por ejemplo, el uno o más anhídrido hexadecenil succínico es un anhídrido hexadecenil succínico lineal como anhídrido n-hexadecenil succínico, y/o un anhídrido hexadecenil succínico ramificado como anhídrido 1 -hexil-2-decenil succínico. Además o alternativamente, el uno o más anhídrido octadecenil succínico es un anhídrido octadecenil succínico lineal como anhídrido n-octadecenil succínico, y/o un anhídrido octadecenil succínico ramificado como anhídrido iso-octadecenil succínico y/o anhídrido 1 -octil-2-decenil succínico. También se aprecia que el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido puede ser una mezcla de al menos un anhídrido succínico mono-sustituido con alquilo y al menos un anhídrido succínico mono-sustituido con alquenilo.
Si el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es una mezcla de al menos un anhídrido succínico monosustituido con alquilo y al menos un anhídrido succínico mono-sustituido con alquenilo, se aprecia que el sustituyente de alquilo del al menos un anhídrido succínico mono-sustituido con alquilo y el sustituyente de alquenilo del al menos un anhídrido succínico mono-sustituido con alquenilo son preferiblemente iguales. Por ejemplo, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es una mezcla de anhídrido etilsuccínico y anhídrido etenilsuccínico. De manera alternativa, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es una mezcla de anhídrido propilsuccínico y anhídrido propenilsuccínico. De manera alternativa, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es una mezcla de anhídrido butilsuccínico y anhídrido butenilsuccínico. De manera alternativa, el al menos un anhídrido succínico monosustituido es una mezcla de anhídrido triisobutil succínico y anhídrido triisobutenil succínico. De manera alternativa, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es una mezcla de anhídrido pentilsuccínico y anhídrido pentenilsuccínico. De manera alternativa, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es una mezcla de anhídrido hexilsuccínico y anhídrido hexenilsuccínico. De manera alternativa, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es una mezcla de anhídrido heptilsuccínico y anhídrido heptenilsuccínico. De manera alternativa, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es una mezcla de anhídrido octilsuccínico y anhídrido octenilsuccínico. De manera alternativa, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es una mezcla de anhídrido nonilsuccínico y anhídrido nonenilsuccínico. De manera alternativa, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es una mezcla de anhídrido decil succínico y anhídrido decenil succínico. De manera alternativa, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es una mezcla de anhídrido dodecil succínico y anhídrido dodecenil succínico. De manera alternativa, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es una mezcla de anhídrido hexadecanil succínico y anhídrido hexadecenil succínico. Por ejemplo, el al menos un anhídrido succínico monosustituido es una mezcla de anhídrido hexadecanil succínico lineal y anhídrido hexadecenil succínico lineal, o una mezcla de anhídrido hexadecanil succínico ramificado y anhídrido hexadecenil succínico ramificado. De manera alternativa, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es una mezcla de anhídrido octadecanil succínico y anhídrido octadecenil succínico. Por ejemplo, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es una mezcla de anhídrido octadecanil succínico lineal y anhídrido octadecenil succínico lineal, o una mezcla de anhídrido octadecanil succínico ramificado y anhídrido octadecenil succínico ramificado.
En una realización de la presente invención, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es una mezcla de anhídrido nonilsuccínico y anhídrido nonenilsuccínico.
Si el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido es una mezcla de al menos un anhídrido succínico monosustituido con alquilo y al menos un anhídrido succínico mono-sustituido con alquenilo, la proporción en peso entre el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido con alquilo y el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido con alquenilo es de entre 90:10 y 10:90 (%p/%p). Por ejemplo, la proporción en peso entre el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido con alquilo y el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido con alquenilo es de entre 70:30 y 30:70 (%p/%p) o entre 60:40 y 40:60.
Además o alternativamente, el agente de hidrofobicidad puede ser una mezcla de ésteres de ácido fosfórico. Por lo tanto, al menos una parte del área de superficie accesible de las partículas de material que contiene carbonato de calcio está cubierta por una capa de tratamiento que comprende una mezcla de ésteres de ácido fosfórico de uno o más mono-éster de ácido fosfórico y/o los productos de reacción del mismo y uno o más di-éster de ácido fosfórico y/o los productos de reacción del mismo.
La expresión "productos de reacción" del mono-éster de ácido fosfórico y uno o más di-ésteres de ácido fosfórico, en el significado de la presente invención, se refiere a los productos obtenidos poniendo en contacto el al menos un material que contiene carbonato de calcio con la mezcla de al menos un éster de ácido fosfórico. Dichos productos de reacción se forman entre al menos una parte de la mezcla aplicada de ésteres de ácido fosfórico y las moléculas reactivas localizadas en la superficie de las partículas de material que contiene carbonato de calcio.
La expresión "mono-éster de ácido fosfórico", en el significado de la presente invención, se refiere a una molécula de ácido o-fosfórico mono-esterificada con una molécula de alcohol seleccionado de alcoholes alifáticos o aromáticos, ramificados o lineales, insaturados o saturados, que tienen una cantidad total de átomos de carbono de C6 a C30, preferiblemente de C8 a C22, más preferiblemente de C8 a C20 y lo más preferiblemente de C8 a C18 en el sustituyente de alcohol.
La expresión "di-éster de ácido fosfórico", en el significado de la presente invención, se refiere a una molécula de ácido o-fosfórico di-esterificada con dos moléculas de alcohol seleccionado de alcoholes alifáticos o aromáticos, ramificados o lineales, insaturados o saturados, iguales o diferentes, que tienen una cantidad total de átomos de carbono de C6 a C30, preferiblemente de C8 a C22, más preferiblemente de C8 a C20 y lo más preferiblemente de C8 a C18 en el sustituyente de alcohol.
Se aprecia que la expresión "uno o más" mono-éster de ácido fosfórico significa que puede haber presentes uno o más tipos de mono-éster de ácido fosfórico en la mezcla de ésteres de ácido fosfórico.
Por lo tanto, se debería indicar que el uno o más mono-éster de ácido fosfórico puede ser un tipo de mono-éster de ácido fosfórico. De manera alternativa, el uno o más mono-éster de ácido fosfórico puede ser una mezcla de dos o más tipos de mono-éster de ácido fosfórico. Por ejemplo, el uno o más mono-éster de ácido fosfórico puede ser una mezcla de dos o tres tipos de mono-éster de ácido fosfórico, como dos tipos de mono-éster de ácido fosfórico.
En una realización de la presente invención, el uno o más mono-éster de ácido fosfórico consiste en una molécula de ácido o-fosfórico esterificada con un alcohol seleccionado de alcoholes alifáticos o aromáticos, ramificados o lineales, insaturados o saturados, que tienen una cantidad total de átomos de carbono de C6 a C30 en el sustituyente de alcohol. Por ejemplo, el uno o más mono-éster de ácido fosfórico consiste en una molécula de ácido o-fosfórico esterificada con un alcohol seleccionado de alcoholes alifáticos o aromáticos, ramificados o lineales, insaturados o saturados, que tienen una cantidad total de átomos de carbono de C8 a C22, más preferiblemente de C8 a C20 y lo más preferiblemente de C8 a C18 en el sustituyente de alcohol.
En una realización de la presente invención, el uno o más mono-éster de ácido fosfórico se selecciona del grupo que comprende mono-éster hexílico de ácido fosfórico, mono-éster heptílico de ácido fosfórico, mono-éster octílico de ácido fosfórico, mono-éster 2-etilhexílico de ácido fosfórico, mono-éster nonílico de ácido fosfórico, mono-éster decílico de ácido fosfórico, mono-éster undecílico de ácido fosfórico, mono-éster dodecílico de ácido fosfórico, mono-éster tetradecílico de ácido fosfórico, mono-éster hexadecílico de ácido fosfórico, mono-éster heptilnonílico de ácido fosfórico, mono-éster octadecílico de ácido fosfórico, mono-éster 2-octil-1 -decílico de ácido fosfórico, mono-éster 2­ octil-1-dodecílico de ácido fosfórico, y las mezclas de los mismos.
Por ejemplo, el uno o más mono-éster de ácido fosfórico se selecciona del grupo que comprende mono-éster 2-etilhexílico de ácido fosfórico, mono-éster hexadecílico de ácido fosfórico, mono-éster heptilnonílico de ácido fosfórico, mono-éster octadecílico de ácido fosfórico, mono-éster 2-octil-1 -decilílico de ácido fosfórico, mono-éster 2-octil-1-dodecílico de ácido fosfórico, y las mezclas de los mismos. En una realización de la presente invención, el uno o más mono-éster de ácido fosfórico es mono-éster 2-octil-1 -dodecílico de ácido fosfórico.
Se aprecia que la expresión "uno o más" di-éster de ácido fosfórico significa que puede haber presentes uno o más tipos de di-éster de ácido fosfórico en la capa de revestimiento del al menos un material que contiene carbonato de calcio y/o la mezcla de ésteres de ácido fosfórico.
Por lo tanto, se debería indicar que el uno o más di-éster de ácido fosfórico puede ser un tipo de di-éster de ácido fosfórico. De manera alternativa, el uno o más di-éster de ácido fosfórico puede ser una mezcla de dos o más tipos de di-éster de ácido fosfórico. Por ejemplo, el uno o más di-éster de ácido fosfórico puede ser una mezcla de dos o tres tipos de di-éster de ácido fosfórico, como dos tipos de di-éster de ácido fosfórico.
En una realización de la presente invención, el uno o más di-éster de ácido fosfórico consiste en una molécula de ácido o-fosfórico esterificada con dos alcoholes seleccionados de alcoholes alifáticos o aromáticos, ramificados o lineales, insaturados o saturados, que tienen una cantidad total de átomos de carbono de C6 a C30 en el sustituyente de alcohol. Por ejemplo, el uno o más di-éster de ácido fosfórico consiste en una molécula de ácido o-fosfórico esterificada con dos alcoholes grasos seleccionados de alcoholes alifáticos o aromáticos, ramificados o lineales, insaturados o saturados, que tienen una cantidad total de átomos de carbono de C8 a C22, más preferiblemente de C8 a C20 y lo más preferiblemente de C8 a C18 en el sustituyente de alcohol.
Se aprecia que los dos alcoholes usados para esterificar el ácido fosfórico se pueden seleccionar independientemente de alcoholes alifáticos o aromáticos, ramificados o lineales, insaturados o saturados, iguales o diferentes, que tienen una cantidad total de átomos de carbono de C6 a C30 en el sustituyente de alcohol. En otras palabras, el uno o más di-éster de ácido fosfórico puede comprender dos sustituyentes que derivan de los mismos alcoholes, o la molécula de di-éster de ácido fosfórico puede comprender dos sustituyentes que derivan de alcoholes diferentes.
En una realización de la presente invención, el uno o más di-éster de ácido fosfórico consiste en una molécula de ácido o-fosfórico esterificada con dos alcoholes seleccionados de alcoholes alifáticos lineales y saturados, iguales o diferentes, y que tienen una cantidad total de átomos de carbono de C6 a C30, preferiblemente de C8 a C22, más preferiblemente de C8 a C20 y lo más preferiblemente de C8 a C18 en el sustituyente de alcohol. De manera alternativa, el uno o más di-éster de ácido fosfórico consiste en una molécula de ácido o-fosfórico esterificada con dos alcoholes seleccionados de alcoholes alifáticos ramificados y saturados, iguales o diferentes, y que tienen una cantidad total de átomos de carbono de C6 a C30, preferiblemente de C8 a C22, más preferiblemente de C8 a C20 y lo más preferiblemente de C8 a C18 en el sustituyente de alcohol.
En una realización de la presente invención, el uno o más di-éster de ácido fosfórico se selecciona del grupo que comprende di-éster hexílico de ácido fosfórico, di-éster heptílico de ácido fosfórico, di-éster octílico de ácido fosfórico, di-éster 2-etilhexílico de ácido fosfórico, di-éster nonílico de ácido fosfórico, di-éster decílico de ácido fosfórico, di-éster undecílico de ácido fosfórico, di-éster dodecílico de ácido fosfórico, di-éster tetradecílico de ácido fosfórico, di-éster hexadecílico de ácido fosfórico, di-éster heptilnonílico de ácido fosfórico, di-éster octadecílico de ácido fosfórico, diéster 2-octil-1 -decílico de ácido fosfórico, di-éster 2-octil-1 -dodecílico de ácido fosfórico, y mezclas de los mismos.
Por ejemplo, el uno o más di-éster de ácido fosfórico se selecciona del grupo que comprende di-éster 2-etilhexílico de ácido fosfórico, di-éster hexadecílico de ácido fosfórico, di-éster heptilnonílico de ácido fosfórico, di-éster octadecílico de ácido fosfórico, di-éster 2-octil-1 -decílico de ácido fosfórico, di-éster 2-octil-1-dodecílico de ácido fosfórico, y las mezclas de los mismos. En una realización de la presente invención, el uno o más di-éster de ácido fosfórico es diéster 2-octil-1-dodecílico de ácido fosfórico.
En una realización de la presente invención, el uno o más mono-éster de ácido fosfórico se selecciona del grupo que comprende mono-éster 2-etilhexílico de ácido fosfórico, mono-éster hexadecílico de ácido fosfórico, mono-éster heptilnonílico de ácido fosfórico, mono-éster octadecílico de ácido fosfórico, mono-éster 2-octil-1 -decílico de ácido fosfórico, mono-éster 2-octil-1 -dodecílico de ácido fosfórico, y mezclas de los mismos, y el uno o más di-éster de ácido fosfórico se selecciona del grupo que comprende di-éster 2-etilhexílico de ácido fosfórico, di-éster hexadecílico de ácido fosfórico, di-éster heptilnonílico de ácido fosfórico, di-éster octadecílico de ácido fosfórico, di-éster 2-octil-1-decílico de ácido fosfórico, di-éster 2-octil-1-dodecílico de ácido fosfórico, y mezclas de los mismos.
Por ejemplo, al menos una parte del área de superficie accesible del al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende una mezcla de ésteres de ácido fosfórico de un mono-éster de ácido fosfórico y/o los productos de reacción del mismo y un di-éster de ácido fosfórico y/o los productos de reacción del mismo. En este caso, el monoéster de ácido fosfórico se selecciona del grupo que comprende mono-éster 2-etilhexílico de ácido fosfórico, monoéster hexadecílico de ácido fosfórico, mono-éster heptilnonílico de ácido fosfórico, mono-éster octadecílico de ácido fosfórico, mono-éster 2-octil-1 -decílico de ácido fosfórico y mono-éster 2-octil-1-dodecílico de ácido fosfórico, el diéster de ácido fosfórico se selecciona del grupo que comprende di-éster 2-etilhexílico de ácido fosfórico, di-éster hexadecílico de ácido fosfórico, di-éster heptilnonílico de ácido fosfórico, di-éster octadecílico de ácido fosfórico, diéster 2-octil-1 -decílico de ácido fosfórico y di-éster 2-octil-1 -dodecílico de ácido fosfórico.
La mezcla de ésteres de ácido fosfórico comprende el uno o más mono-éster de ácido fosfórico y/o los productos de reacción del mismo y el uno o más di-éster de ácido fosfórico y/o los productos de reacción del mismo en una proporción molar específica. En particular, la proporción molar del uno o más mono-éster de ácido fosfórico y/o los productos de reacción del mismo y el uno o más di-éster de ácido fosfórico y/o los productos de reacción del mismo en la capa de tratamiento y/o la mezcla de ésteres de ácido fosfórico es de 1:1 a 1:100, preferiblemente de 1 : 1,1 a 1 : 60, más preferiblemente de 1 : 1,1 a 1 : 40, aún más preferiblemente de 1 : 1,1 a 1:20, y lo más preferiblemente de 1 : 1,1 a 1 : 10.
La expresión "proporción molar del uno o más mono-éster de ácido fosfórico y los productos reacción del mismo respecto del uno o más di-éster de ácido fosfórico y los productos de reacción del mismo", en el significado de la presente invención, se refiere a la suma del peso molecular de las moléculas de mono-éster de ácido fosfórico y/o la suma del peso molecular de las moléculas de mono-éster de ácido fosfórico en los productos de reacción del mismo respecto de la suma del peso molecular de las moléculas de di-éster de ácido fosfórico y/o la suma del peso molecular de las moléculas de di-éster de ácido fosfórico en los productos de reacción del mismo.
En una realización de la presente invención, la mezcla de ésteres de ácido fosfórico revestida sobre al menos una parte de la superficie del al menos un material que contiene carbonato de calcio puede comprender además uno o más tri-éster de ácido fosfórico y/o ácido fosfórico y/o los productos de reacción del mismo.
La expresión "tri-éster de ácido fosfórico", en el significado de la presente invención, se refiere a una molécula de ácido o-fosfórico tri-esterificada con tres moléculas de alcohol seleccionado de alcoholes alifáticos o aromáticos, ramificados o lineales, insaturados o saturados, iguales o diferentes, que tienen una cantidad total de átomos de carbono de C6 a C30, preferiblemente de C8 a C22, más preferiblemente de C8 a C20 y lo más preferiblemente de C8 a C18 en el sustituyente de alcohol.
Se aprecia que la expresión "uno o más" tri-éster de ácido fosfórico significa que puede haber presentes uno o más tipos de tri-éster de ácido fosfórico sobre al menos una parte del área de superficie accesible del al menos un material que contiene carbonato de calcio.
Por lo tanto, se debería indicar que el uno o más tri-éster de ácido fosfórico puede ser un tipo de tri-éster de ácido fosfórico. De manera alternativa, el uno o más tri-éster de ácido fosfórico puede ser una mezcla de dos o más tipos de tri-éster de ácido fosfórico. Por ejemplo, el uno o más tri-éster de ácido fosfórico puede ser una mezcla de dos o tres tipos de tri-éster de ácido fosfórico, como dos tipos de tri-éster de ácido fosfórico.
Se prefiere que al menos una parte del área de superficie accesible de la al menos una partícula de material que contiene carbonato de calcio comprenda una capa de tratamiento que comprende ácido esteárico y/o los productos de reacción del mismo.
Si los agregados comprenden al menos un material de relleno particulado adicional, el al menos un material de relleno particulado adicional puede comprender sobre al menos una parte del área de superficie accesible del material de relleno una capa de tratamiento que comprende un agente de hidrofobicidad, preferiblemente un ácido carboxílico alifático que tiene una cantidad total de átomos de carbono de C4 a C24 y/o los productos de reacción del mismo, y/o al menos un anhídrido succínico mono-sustituido que consiste en anhídrido succínico mono-sustituido con un grupo seleccionado de un grupo lineal, ramificado, alifático y cíclico que tiene una cantidad total de átomos de carbono de C2 a C30 en el sustituyente y/o los productos de reacción del mismo, y/o una mezcla de ésteres de ácido fosfórico de uno o más mono-éster de ácido fosfórico y/o los productos de reacción del mismo y uno o más di-éster de ácido fosfórico y/o los productos de reacción del mismo.
Con respecto a la definición del agente de hidrofobicidad para el al menos un material de relleno particulado adicional y las realizaciones preferidas del mismo, se hace referencia a las afirmaciones proporcionadas anteriormente al tratar los detalles técnicos del agente de hidrofobicidad usado para las partículas de material que contiene carbonato de calcio de los agregados de la presente invención.
Si las partículas de material que contiene carbonato de calcio de los agregados y el al menos un material de relleno particulado adicional comprenden sobre al menos una parte del área de superficie accesible una capa de tratamiento que comprende un agente de hidrofobicidad, el agente de hidrofobicidad es preferiblemente el mismo.
Se aprecia que los agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio proporcionan características ópticas excepcionales. En particular, se aprecia que los agregados que comprenden al menos un material que contiene carbonato de calcio tienen un grado de blancura R457, medido de acuerdo con la norma ISO 2469, de al menos el 85,0 %, más preferiblemente al menos el 87,0 %, incluso más preferiblemente al menos el 89,0 % y lo más preferiblemente al menos el 91,0 %. Por ejemplo, los agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio tienen un grado de blancura R457, medido de acuerdo con la norma ISO 2469, del 85,0 al 99,0 %, preferiblemente del 87,0 al 99,0 %, más preferiblemente del 89,0 al 99,0 % y lo más preferiblemente del 91,0 % al 99,0 %. Lo más preferiblemente, los agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio tienen un grado de blancura R457, medido de acuerdo con la norma ISO 2469, de al menos el 93,0 %, p.ej. del 93,0 al 99,0 %.
Además o alternativamente, los agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio tienen un Índice de Amarillo según la norma DIN 6167 menor de 3,0, preferiblemente menor de 2,5, más preferiblemente menor de 2,0, y lo más preferiblemente menor de 1,5.
Se aprecia que los agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio además pueden estar suspendidos en un medio acuoso. Es decir, los agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio se pueden proporcionar en forma de una suspensión. Si los agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio se proporcionan en forma de una suspensión, dichos agregados opcionalmente están dispersados. Se pueden usar los dispersantes convencionales conocidos para el experto. El dispersante puede ser no iónico, aniónico, catiónico, dipolar o anfótero. Un agente dispersante preferido es un dispersante basado en poliacrilato, como una sal de un poliacrilato. Tales agentes dispersantes preferiblemente están presentes en la suspensión en una cantidad de alrededor del 0,2 %p a alrededor del 3,0 %p, respecto del peso seco total de los agregados.
Proceso para la preparación de los agregados
Se aprecia que los inventores descubrieron que las propiedades de un material que contiene carbonato de calcio se pueden mejorar mediante un proceso que comprende una secuencia específica de etapas de proceso como se define en la presente memoria.
Se proporciona un proceso para la preparación de agregados que comprenden al menos un material que contiene carbonato de calcio. El proceso comprende las etapas de:
a) proporcionar al menos un material que contiene carbonato de calcio en forma de una suspensión acuosa que tiene un contenido de sólidos en el intervalo del 5,0 al 45,0 %p, respecto del peso total de la suspensión,
b) moler en húmedo el al menos un material que contiene carbonato de calcio de la etapa a) para obtener una suspensión acuosa del al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo, en donde las partículas del al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo tienen un
i) tamaño de partícula en peso chs de 0,7 a 3,0 gm,
ii) tamaño de partícula mediano en peso dsü de 0,5 a 2,0 gm,
iii) tamaño de partícula en peso d?5 de 0,1 a 1,0 gm, tal como se mide según el método de sedimentación, y
iv) un área de superficie específica BET de 4,0 a 12,0 m2/g, medida mediante la adsorción de gas nitrógeno con el uso de la isoterma BET (norma ISO 9277:2010),
c) desaguar mecánicamente la suspensión acuosa de la etapa b) en una prensa de tubos para obtener agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio que tienen un contenido de sólidos del 78,0 %p al 90,0 %p, respecto del peso total de los agregados.
Con respecto a la definición de los agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio y las realizaciones preferidas de los mismos, se hace referencia a las afirmaciones proporcionadas anteriormente al tratar los detalles técnicos de los agregados de la presente invención.
Se aprecia que el al menos un material que contiene carbonato de calcio de la etapa a) se proporciona en forma de una suspensión acuosa. A este respecto, el al menos un material que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) puede tener cualquier distribución de tamaños de partículas que posibilite que el material se someta a una etapa de molienda en húmedo. Por lo tanto, el al menos un material que contiene carbonato de calcio se puede proporcionar como un material triturado, por ejemplo, en forma machacada o premolida. Preferiblemente, el al menos un material que contiene carbonato de calcio de la etapa a) se proporciona en una forma premolida.
Según una realización, se obtiene el al menos un material que contiene carbonato de calcio de la etapa a) mediante premolienda en seco. Según otra realización de la presente invención, se obtiene el al menos un material que contiene carbonato de calcio de la etapa a) mediante premolida en húmedo y secado posterior opcional.
En general, la etapa de premolienda para obtener el al menos un material que contiene carbonato de calcio de la etapa a) se puede llevar a cabo con cualquier dispositivo de molienda convencional, por ejemplo, en condiciones tales que el refino es resultado predominantemente de los impactos con un cuerpo secundario, es decir, en uno o más de: un molino de bolas, un molino de barras, un molino vibratorio, un triturador de rodillos, un molino de impacto centrífugo, un molino de perlas vertical, un molino de desgaste, un molino de púas, un molino de martillos, un pulverizador, un triturador, un separador de terrones, una cortadora de cuchillas, u otro equipo similar conocido por los expertos. En caso de que el al menos un material que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) comprenda un material que contiene carbonato de calcio premolido en húmedo, la etapa de premolienda se puede llevar a cabo en condiciones tales que se produzca la molienda autógena y/o mediante molienda de bolas horizontal, y/u otros procesos similares conocidos por los expertos. El material que contiene carbonato de calcio premolido procesado en húmedo así obtenido se puede lavar y se puede desaguar mediante procesos muy conocidos, p.ej., floculación, filtración o evaporación forzada antes del secado. La etapa posterior de secado se puede llevar a cabo en una sola etapa, tal como secado por pulverización, o en al menos dos etapas. También es habitual que dicho material que contiene carbonato de calcio se someta a una etapa de beneficio, tal como una etapa de flotación, blanqueo o separación magnética, para eliminar impurezas.
Según una realización, el al menos un material que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) tiene un tamaño de partícula mediano en peso afe que oscila de 0,1 a 200,0 pm, preferiblemente de 0,2 a 100,0 pm, y más preferiblemente de 0,5 a 50,0 pm, tal como se mide mediante el método de sedimentación.
La suspensión acuosa del al menos un material que contiene carbonato de calcio tiene un contenido de sólidos del 5,0 %p al 45,0 %p, preferiblemente del 10,0 %p al 45,0 %p, más preferiblemente del 15,0 %p al 45,0 %p, y lo más preferiblemente del 20,0 %p al 45,0 %p, respecto del peso total de la suspensión acuosa. Por ejemplo, la suspensión acuosa del al menos un material que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) tiene un contenido de sólidos del 18,0 %p al 45,0 %p o del 30,0 %p al 45,0 %p, respecto del peso total de la suspensión acuosa.
Una "suspensión espesa" o "suspensión" acuosa, en el sentido de la presente invención, comprende sólidos insolubles y agua, y normalmente puede contener grandes cantidades de sólidos y, por tanto, puede ser más viscosa y generalmente de mayor densidad que el líquido del cual se forma.
El término suspensión espesa o suspensión "acuosa" se refiere a un sistema en el que la fase líquida comprende, preferiblemente consiste en, agua. Sin embargo, dicho término no excluye que la fase líquida de la suspensión acuosa comprenda cantidades menores de al menos un disolvente orgánico miscible con agua seleccionado del grupo que comprende metanol, etanol, acetona, acetonitrilo, tetrahidrofurano y mezclas de los mismos. Si la suspensión acuosa comprende al menos un disolvente orgánico miscible con agua, la fase líquida de la suspensión acuosa comprende el al menos un disolvente orgánico miscible con agua en una cantidad del 0,1 al 40,0 %p, preferiblemente del 0,1 al 30,0 %p, más preferiblemente del 0,1 al 20,0 %p, y lo más preferiblemente del 0,1 al 10,0 %p, respecto del peso total de la fase líquida de la suspensión acuosa. Por ejemplo, la fase líquida de la suspensión acuosa consiste en agua.
El agua que se usará para preparar la suspensión acuosa de la etapa a) es agua corriente, agua desionizada, agua de proceso o agua de lluvia, o una mezcla de las mismas. Preferiblemente, el agua usada para preparar la suspensión acuosa de la etapa a) es agua corriente.
La suspensión acuosa del al menos un material que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) carece de agentes dispersantes.
Según la etapa b) del proceso según la presente invención, el al menos un material que contiene carbonato de calcio de la etapa a) se muele en húmedo para obtener una suspensión acuosa del al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo, de forma que las partículas del al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo tienen un
i) tamaño de partícula en peso a75 de 0,7 a 3,0 pm,
ii) tamaño de partícula mediano en peso dsa de 0,5 a 2,0 pm,
iii) tamaño de partícula en peso a25 de 0,1 a 1,0 pm, tal como se mide según el método de sedimentación, y
iv) un área de superficie específica BET de 4,0 a 12,0 m2/g, medida mediante la adsorción de gas nitrógeno con el uso de la isoterma BET (norma ISO 9277:2010).
Se aprecia que la etapa b) del proceso se lleva a cabo preferiblemente en al menos una unidad de molienda para obtener el material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo.
La expresión "molienda en húmedo", en el sentido del proceso según la presente invención, se refiere a la trituración (p.ej. en un molino de bolas) de un material sólido (p.ej., de origen mineral) en presencia de agua, lo que significa que dicho material está en forma de una pasta o suspensión acuosa.
Para los fines de la presente invención, se puede usar cualquier molino adecuado conocido en la técnica. Sin embargo, la etapa b) del proceso se lleva a cabo preferiblemente en un molino de bolas vertical u horizontal, más preferiblemente en un molino de bolas horizontal. Dichos molinos de bolas verticales y horizontales consisten normalmente en una cámara de molienda cilíndrica, dispuesta verticalmente u horizontalmente, que comprende una barra agitadora de rotación axial rápida que está equipada con una diversidad de paletas y/o discos de agitación, tal como se describe, por ejemplo, en el documento EP 0607840 A1.
Se debe indicar que la etapa b) del proceso se lleva a cabo mediante el uso de al menos una unidad de molienda, es decir, también es posible usar una serie de unidades de molienda que se pueden seleccionar, por ejemplo, de molinos de bolas tales como los molinos de bolas verticales u horizontales.
La cantidad de agua que está presente durante la etapa b) del proceso se puede expresar mediante el contenido de humedad total, que se basa en el peso total de dicha suspensión. El proceso según la presente invención se caracteriza porque la etapa de molienda se lleva a cabo con un contenido bajo de sólidos, es decir, con un elevado contenido de humedad total, por ejemplo con un contenido de humedad total que oscila del 65,0 al 90,0 %p, respecto del peso total de dicha suspensión.
Según una realización, el contenido de humedad total durante la etapa b) del proceso oscila del 70,0 al 88,0 %p, preferiblemente del 73,0 al 86,0 %p, y más preferiblemente del 74,0 al 85,0 %p, respecto del peso total de la suspensión.
Por tanto, se aprecia que la suspensión acuosa del al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo durante la etapa b) del proceso tiene un contenido de sólidos en el intervalo del 10,0 al 35,0 %p, preferiblemente del 12,0 al 30,0 %p, más preferiblemente del 14,0 al 27,0 %p, y lo más preferiblemente del 15,0 al 26.0 %p, respecto del peso total de la suspensión.
Por tanto, se aprecia que la etapa b) del proceso se lleva a cabo de forma que la suspensión acuosa del al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo proporcionado en la etapa a) se diluye adicionalmente con agua hasta el contenido de sólidos deseado durante la etapa b) del proceso.
Por lo tanto, la suspensión acuosa del al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo obtenida en la etapa b) tiene un contenido de sólidos inferior que la suspensión acuosa del al menos un material que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a).
Por tanto, la suspensión acuosa del al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo obtenida en la etapa b) del proceso tiene un contenido de sólidos en el intervalo del 10,0 al 35,0 %p, preferiblemente del 12,0 al 30,0 %p, más preferiblemente del 14,0 al 27,0 %p, y lo más preferiblemente del 15,0 al 26,0 %p, respecto del peso total de la suspensión.
En una realización del presente proceso, la etapa b) se lleva a cabo en presencia de al menos un material de relleno particulado adicional.
Si la etapa b) del proceso se lleva a cabo en presencia de al menos un material de relleno particulado adicional, el al menos un material de relleno particulado adicional se selecciona preferiblemente del grupo que comprende carbonato de calcio precipitado (CCP), óxidos metálicos tales como dióxido de titanio y/o trióxido de aluminio, hidróxidos metálicos tales como tri-hidróxido de aluminio, sales metálicas tales como sulfatos, silicatos tales como talco y/o caolín y/o arcilla de caolín y/o mica, carbonatos tales como carbonato de magnesio y/o yeso, blanco satinado y mezclas de los mismos.
Por tanto, si la etapa b) del proceso se lleva a cabo en presencia de al menos un material de relleno particulado adicional, la suspensión acuosa del al menos un material que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) comprende además el al menos un material de relleno particulado adicional. Se debe indicar que la suspensión acuosa del al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo y el al menos un material de relleno particulado adicional durante la etapa b) del proceso tiene un contenido de sólidos en el intervalo del 10,0 al 35.0 %p, preferiblemente del 12,0 al 30,0 %p, más preferiblemente del 14,0 al 27,0 %p, y lo más preferiblemente del 15.0 al 26,0 %p, respecto del peso total de la suspensión. Por lo tanto, la suspensión acuosa del al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo y el al menos un material de relleno particulado adicional obtenida en la etapa b) del proceso tiene un contenido de sólidos en el intervalo del 10,0 al 35,0 %p, preferiblemente del 12,0 al 30,0 %p, más preferiblemente del 14,0 al 27,0 %p, y lo más preferiblemente del 15,0 al 26,0 %p, respecto del peso total de la suspensión.
Se debe indicar que la etapa b) del proceso se lleva a cabo de forma que se obtiene un material molido en húmedo que tiene la distribución de tamaños de partículas definida para los agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio. Por tanto, se aprecia que la etapa b) del proceso se lleva a cabo de forma que el tamaño de partícula mediano en peso afe del al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo obtenido en la etapa b) se reduce en comparación con el al menos un material que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a). Por lo tanto, el al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo obtenido en la etapa b) tiene un i) tamaño de partícula en peso ahs de 0,7 a 3,0 pm, ii) tamaño de partícula mediano en peso dsa de 0,5 a 2,0 pm, y tamaño de partícula en peso a25 de 0,1 a 1,0 pm, tal como se mide según el método de sedimentación.
Además, la etapa b) del proceso se lleva a cabo de forma que se obtiene un material molido en húmedo que tiene el área de superficie específica BET definida para los agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio. Por tanto, se aprecia que la etapa b) del proceso se lleva a cabo de forma que el área de superficie específica BET del al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo obtenido en la etapa b) se reduce en comparación con el al menos un material que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a) . Por lo tanto, el al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo obtenido en la etapa b) tiene un área de superficie específica BET de 4,0 a 12,0 m2/g, medida mediante la adsorción de gas nitrógeno con el uso de la isoterma BET (norma ISO 9277:2010).
La etapa b) del proceso se lleva a cabo sin agentes dispersantes. Por tanto, la suspensión acuosa obtenida en la etapa b) del proceso carece de agentes dispersantes.
La etapa de molienda en húmedo b) se lleva a cabo preferiblemente a una temperatura inicial que es aproximadamente la temperatura ambiente, o a temperatura elevada. Para los fines del proceso según la presente invención, una temperatura que oscila de 15 °C a 85 °C es especialmente adecuada como temperatura inicial.
Según otra realización, la temperatura inicial en la etapa b) oscila de 15 °C a 60 °C, preferiblemente de 20 °C a 50 °C, y lo más preferiblemente de 20 °C a 40 °C.
Durante la etapa de molienda en húmedo b) se permite que la temperatura se eleve por encima de la temperatura inicial de la etapa b) del proceso. Por ejemplo, la temperatura en la etapa b) se puede elevar hasta una temperatura de hasta 100 °C.
Un requisito adicional del presente proceso es que la suspensión acuosa obtenida en la etapa b) del proceso se someta a un desagüe mecánico en la etapa c) del proceso, para obtener agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio que tienen un contenido de sólidos del 78,0 %p al 90,0 %p, respecto del peso total de los agregados.
Tal desagüe mecánico se puede realizar mediante todos los métodos y técnicas bien conocidos para el experto en la técnica para reducir el contenido de agua de una suspensión acuosa que comprende al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo hasta un contenido de sólidos del 78,0 %p al 90,0 %p, respecto del peso total de los agregados obtenidos. El desagüe mecánico de la etapa c) del proceso se lleva a cabo en una prensa de tubos. Una prensa de tubos es una prensa con filtros de tipo membrana, y es capaz de funcionar a presiones elevadas de filtración de hasta 150,0 bares. Preferiblemente, la etapa c) del proceso se lleva a cabo a presión, aún más preferiblemente a una presión de 20,0 bares a 140,0 bares, más preferiblemente de 65,0 bares a 120,0 bares, y lo más preferiblemente de 80,0 a 110,0 bares.
El uso de estas presiones elevadas posibilita un grado superior de separación de las fases líquida y sólida. El principio de operación de una prensa de tubos es el siguiente:
La filtración tiene lugar entre dos cilindros concéntricos. El cilindro externo es la cubierta, y el interno, la vela. Se bombea la suspensión del proceso en el espacio anular entre el medio de filtración y la membrana. Después se bombea fluido hidráulico, normalmente agua, entre la membrana y la cubierta, lo que ejerce presión sobre la suspensión y provoca que tenga lugar la filtración. Cuando se completa la filtración, se extrae el fluido hidráulico de la unidad de tubos mediante vacío hasta que la membrana se dilata contra la cubierta. Después se baja la vela hasta la posición de descarga y se inyecta un chorro de aire entre la vela y el medio de filtración. Esto provoca la expansión de la tela filtrante fracturando la torta, que se descarga por gravedad. Cuando se completa el proceso, la vela se cierra hasta la posición de llenado de suspensión para repetir el ciclo.
La temperatura inicial del desagüe mecánico de la etapa c) del proceso está preferiblemente en el intervalo de 15 a 80 °C, preferiblemente a una temperatura inicial en el intervalo de 20 a 70 °C, y más preferiblemente a una temperatura inicial en el intervalo de 30 a 60 °C. Por ejemplo, la temperatura inicial del desagüe mecánico de la etapa c) del proceso es de alrededor de 50 °C.
La temperatura durante el desagüe mecánico de la etapa c) del proceso está preferiblemente en el intervalo de 15 a 80 °C, preferiblemente en el intervalo de 20 a 70 °C, y más preferiblemente en el intervalo de 30 a 60 °C. Por ejemplo, la temperatura durante el desagüe mecánico de la etapa c) del proceso es de alrededor de 50 °C.
Un requisito de la presente invención es que la etapa c) del proceso se lleve a cabo de forma que se obtengan agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio. Los agregados tienen, por tanto, un contenido de sólidos del 78,0 %p al 90,0 %p, y preferiblemente del 80,0 %p al 88,0 %p, respecto del peso total de los agregados.
En una realización del presente proceso, la suspensión acuosa del al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo obtenida en la etapa b) se desagua parcialmente hasta un contenido de sólidos en el intervalo del 20,0 al 40,0 %p, respecto del peso total de la suspensión, antes de llevar a cabo la etapa c) del proceso.
Tal desagüe opcional se puede realizar mediante todos los métodos y técnicas bien conocidos para el experto en la técnica para reducir el contenido de agua de una suspensión acuosa que comprende al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo hasta el contenido deseado de sólidos. El desagüe opcional antes de la etapa c) del proceso se puede llevar a cabo preferiblemente mecánicamente o térmicamente, tal como mediante filtración, centrifugación, sedimentación en un tanque de decantación, evaporación, etc., preferiblemente mediante centrifugación o decantación.
La etapa c) del proceso se lleva a cabo sin agentes dispersantes. Por tanto, los agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio obtenidos en la etapa c) del proceso carecen de agentes dispersantes.
El proceso según la presente invención puede comprender además una etapa de secado d1) (también denominada "etapa de secado"). En dicha etapa de secado, los agregados obtenidos en la etapa c) se secan para obtener agregados secados.
En general, la etapa de secado según el proceso según la presente invención se puede llevar a cabo mediante cualquier método de secado conocido por el experto para secar materiales que tienen un contenido de sólidos del 78,0 al 90,0 %p, respecto del peso total del material.
Según una realización, la etapa de secado d1) se lleva a cabo en un molino celular, tal como conoce el experto. Preferiblemente, dicha etapa de secado se lleva a cabo a una temperatura que oscila de 90 °C a 130 °C, y preferiblemente de 100 °C a 120 °C.
Por medio de la etapa de secado d1), se obtienen agregados secados que tienen un bajo contenido de humedad total, que es menor o igual al 3,0 %p respecto del peso total de dichos agregados secados.
Por tanto, se aprecia que los agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio obtenidos en la etapa de secado opcional d1) tienen un contenido de sólidos > 97,0 %p, preferiblemente del 97,0 al 99,98 %p, y lo más preferiblemente del 97,0 al 99,98 %p, respecto del peso total de los agregados.
En una realización de la presente invención, el proceso según la presente invención para la preparación de agregados que comprenden al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende además una etapa d2) de proceso de tratamiento de los agregados obtenidos en la etapa c) con un agente de hidrofobicidad (también denominada "etapa de tratamiento") para obtener agregados tratados superficialmente. Por medio de dicha etapa de tratamiento, se forma una capa de tratamiento que comprende el agente de hidrofobicidad sobre al menos una parte del área de superficie accesible de las partículas de material que contiene carbonato de calcio.
El agente de hidrofobicidad usado en la etapa de tratamiento d2) puede ser cualquier agente conocido para el experto que sea capaz de formar una capa de tratamiento hidrófoba sobre al menos una parte del área de superficie accesible de las partículas de material que contiene carbonato de calcio.
En una realización, el agente de hidrofobicidad de la etapa de tratamiento d2) es un ácido carboxílico alifático que tiene una cantidad total de átomos de carbono de C4 a C24 y/o al menos un anhídrido succínico mono-sustituido que consiste en anhídrido succínico mono-sustituido con un grupo seleccionado de un grupo lineal, ramificado, alifático y cíclico que tiene una cantidad total de átomos de carbono de C2 a C30 en el sustituyente, y/o una mezcla de ésteres de ácido fosfórico de uno o más mono-éster de ácido fosfórico y uno o más di-éster de ácido fosfórico.
Con respecto a la definición del ácido carboxílico alifático que tiene una cantidad total de átomos de carbono de C4 a C24, el al menos un anhídrido succínico mono-sustituido que consiste en anhídrido succínico mono-sustituido con un grupo seleccionado de un grupo lineal, ramificado, alifático y cíclico que tiene una cantidad total de átomos de carbono de C2 a C30 en el sustituyente, la mezcla de ésteres de ácido fosfórico de uno o más mono-éster de ácido fosfórico y uno o más di-éster de ácido fosfórico y las realizaciones preferidas de los mismos, se hace referencia a las indicaciones proporcionadas anteriormente al tratar los detalles técnicos de los agregados de la presente invención.
En una realización del proceso según la presente invención, la temperatura en la etapa de tratamiento d2) oscila de 70 °C a 140 °C, preferiblemente de 75 °C a 130 °C, y más preferiblemente de 80 °C a 125 °C.
En una realización, la etapa de tratamiento se puede llevar a cabo directamente tras la etapa de desagüe mecánico c) o, si está presente, tras la etapa de secado d1), o antes del uso.
En otra realización, la etapa de secado d1) y la etapa de tratamiento d2) se llevan a cabo de manera simultánea, esto significa que el agente de hidrofobicidad se añade durante o antes de la etapa d1). Esta realización se prefiere especialmente para las aplicaciones de películas, como películas sopladas o películas transpirables, o para las aplicaciones de poli(cloruro de vinilo) de los agregados obtenidos.
Los agregados tratados superficialmente obtenidos tras la etapa de tratamiento d2) tienen preferiblemente un bajo contenido de humedad total. Por lo tanto, según una realización, dichos agregados tratados superficialmente tienen un contenido de humedad total menor o igual al 3,0 %p, respecto del peso total de dichos agregados.
Por tanto, se aprecia que los agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio obtenidos en la etapa de tratamiento opcional d2) tienen un contenido de sólidos > 97,0 %p, preferiblemente del 97,0 al 99,97 %p, y lo más preferiblemente del 98,0 al 99,97 %p, respecto del peso total de los agregados.
Además o alternativamente, el proceso según la presente invención para la preparación de agregados que comprenden al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende además una etapa d3) de proceso de tratamiento de los agregados obtenidos en la etapa c) con un agente dispersante (también denominada "etapa de dispersión") para obtener agregados dispersados.
Tal etapa de dispersión d3) se puede llevar a cabo mediante el uso de los agentes dispersantes habituales. Los agentes dispersantes preferidos son dispersantes basados en poliacrilato, como una sal de un poliacrilato. El agente dispersante se selecciona preferiblemente del grupo que consiste en un polímero acrílico, un copolímero acrílico y vinílico, y mezclas de los mismos. Los agentes dispersantes tales como los polímeros acrílicos, los copolímeros acrílicos y vinílicos o las mezclas de los mismos que tienen múltiples sitios ácidos se pueden neutralizar parcialmente o completamente. En una realización, el agente dispersante que se puede usar en la etapa de dispersión d) está parcialmente o completamente neutralizado, preferiblemente hasta un grado del 5,0 % al 100,0 %, más preferiblemente hasta un grado del 25,0 % al 100,0 % y lo más preferiblemente hasta un grado del 75,0 % al 100,0 %, mediante el uso de un agente neutralizante que contiene iones de metales alcalinos y/o metales alcalinotérreos. Por ejemplo, los sitios ácidos del agente dispersante se neutralizan mediante el uso de un agente neutralizante que solamente contiene sodio. De manera alternativa, los sitios ácidos del agente dispersante se neutralizan mediante el uso de un agente neutralizante que solamente contiene potasio. En una realización, los sitios ácidos del agente dispersante se neutralizan mediante el uso de un agente neutralizante que contiene una mezcla de sodio y potasio.
La etapa de dispersión d3) se puede llevar a cabo mediante el uso de cualquier medio adecuado, y se lleva a cabo preferiblemente mediante el uso de un dispersador de elevado cizallamiento.
Por ejemplo, la etapa de dispersión d3) se lleva a cabo de manera que se forma una suspensión acuosa de los agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio suspendiendo los agregados obtenidos en la etapa c) del proceso y un agente dispersante en agua.
Según una realización, la suspensión acuosa de los agregados dispersados obtenidos en la etapa de dispersión d3) tiene un contenido de sólidos del 10,0 %p al 82,0 %p, preferiblemente del 50,0 %p al 81,0 %p, y lo más preferiblemente del 50,0 %p al 78,0 %p, respecto del peso total de la suspensión acuosa.
Según otro aspecto de la presente invención, se proporcionan agregados que comprenden al menos un material que contiene carbonato de calcio, en donde los agregados son obtenibles mediante el proceso para la preparación de los agregados.
Artículos y usos
Dado que los agregados inventivos tienen una baja susceptibilidad a la captación de humedad, una distribución de tamaños de partículas, área de superficie BET y valor de corte superior definidos, así como una manipulación favorable, se pueden usar en una gran diversidad de artículos. Por tanto, la presente invención se refiere en un aspecto adicional a un artículo que comprende los agregados que comprenden al menos un material que contiene carbonato de calcio como se definió anteriormente. Preferiblemente, el artículo se selecciona del grupo que comprende plásticos, preferiblemente películas, más preferiblemente películas sopladas o películas transpirables, fibras, poli(cloruro de vinilo), plastisoles, polímeros termoendurecibles, más preferiblemente poliésteres insaturados termoendurecibles o poliuretanos insaturados termoendurecibles, alimentos, productos cosméticos, selladores, productos farmacéuticos, papel, revestimientos de papel, revestimientos, pinturas, artículos adhesivos y mezclas de los mismos.
Con respecto a la definición de los agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio y las realizaciones preferidas de los mismos, se hace referencia a las afirmaciones proporcionadas anteriormente al tratar los detalles técnicos de los agregados de la presente invención.
En una realización, los agregados que comprenden al menos un material que contiene carbonato de calcio se usan preferiblemente en un artículo de plástico.
Dado que los agregados tienen una baja susceptibilidad a la captación de humedad, se pueden usar de manera ventajosa en revestimientos de papel para ajustar las propiedades de impresión de un papel revestido. Además, los agregados también se pueden usar en pinturas para exteriores y pinturas para baños.
El uso de los agregados según la presente invención como material de relleno en artículos de plástico también puede ser particularmente ventajoso debido a la carencia de biocidas y/o agentes dispersantes y a la baja susceptibilidad a la captación de humedad. Por ejemplo, dichos agregados se pueden usar en polímeros termoplásticos, tales como poli(cloruro de vinilo), poliolefinas, y poliestireno.
Además, los agregados también se pueden usar en revestimientos, tales como revestimientos poliméricos que se pueden aplicar sobre la superficie de artículos de plástico, tales como láminas, para incrementar la hidrofobicidad (p.ej. reflejado por un ángulo de contacto incrementado medido con agua) de dicha superficie.
Según una realización, los agregados se usan en una composición polimérica, en donde dicha composición polimérica comprende:
a) al menos una resina polimérica; y
b) del 0,1 al 90,0 %p, preferiblemente del 1,0 al 85,0 %p, y más preferiblemente del 2,0 al 45,0 %p, respecto del peso total de dicha composición polimérica, de los presentes agregados que comprenden al menos un material que contiene carbonato de calcio.
Según otra realización, dicha al menos una resina polimérica es una resina termoplástica, y preferiblemente es una poliolefina, poli(cloruro de vinilo), o poliestireno.
Según otra realización, dicha al menos una resina polimérica es una poliolefina, y preferiblemente polietileno o polipropileno.
Según otra realización, dicha al menos una resina polimérica es poli(cloruro de vinilo).
Según otra realización, dicha al menos una resina polimérica es poliestireno.
La composición polimérica de la presente invención se puede usar en varios procesos, que incluyen la fabricación de artículos de plástico tales como películas sopladas o películas transpirables, fibras, poli(cloruro de vinilo), plastisoles, polímeros termoendurecibles, más preferiblemente poliésteres insaturados termoendurecibles o poliuretanos insaturados termoendurecibles, láminas, o perfiles de tuberías, en procesos tales como la extrusión de tuberías, perfiles, cables, fibras o similares, y en el moldeo por compresión, moldeo por inyección, termoformado, moldeo por soplado, moldeo rotacional, etc.
A este respecto, dicha composición polimérica se puede usar directamente en la fabricación de los artículos de plástico. Por lo tanto, en una realización de la presente invención, la composición polimérica comprende los agregados en una cantidad del 1,0 al 50,0 %p, preferiblemente del 5,0 al 45,0 %p, y lo más preferiblemente del 10,0 al 40,0 %p, respecto del peso total de la composición polimérica.
En una realización alternativa, la composición polimérica se puede usar como una mezcla maestra.
La expresión "mezcla maestra" se refiere a una composición que tiene una concentración de los agregados que es mayor que la concentración en la composición polimérica usada para preparar el producto de aplicación final. Es decir, la mezcla maestra se diluye adicionalmente para obtener una composición polimérica que es adecuada para preparar el producto de aplicación final.
Por ejemplo, una composición polimérica según la presente invención adecuada para usarla como una mezcla maestra comprende los agregados en una cantidad del 50,0 al 95,0 %p, preferiblemente del 60,0 al 95,0 %p, y más preferiblemente del 70,0 al 95,0 %p, respecto del peso total de la composición polimérica.
Por tanto, los agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio se pueden usar en la fabricación de papel, revestimientos de papel, alimentos, plásticos, preferiblemente películas, más preferiblemente películas sopladas o películas transpirables, fibras, poli(cloruro de vinilo), plastisoles, polímeros termoendurecibles, más preferiblemente poliésteres insaturados termoendurecibles o poliuretanos insaturados termoendurecibles, productos agrícolas, pinturas, revestimientos, adhesivos, selladores, productos farmacéuticos, productos de construcción y/o aplicaciones cosméticas. En particular, dichos agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio se pueden usar como relleno mineral y/o para el revestimiento de papel. De manera alternativa, los agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio se usan en artículos de plástico.
Por tanto, la presente invención se refiere en otro aspecto al uso de los agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio en la fabricación de papel, revestimientos de papel, alimentos, plásticos, preferiblemente películas, más preferiblemente películas sopladas o películas transpirables, fibras, poli(cloruro de vinilo), plastisoles, polímeros termoendurecibles, más preferiblemente poliésteres insaturados termoendurecibles o poliuretanos insaturados termoendurecibles, productos agrícolas, pinturas, revestimientos, adhesivos, selladores, productos farmacéuticos, productos de construcción y/o aplicaciones cosméticas.
El alcance y el interés de la invención se entenderán mejor basándose en las siguientes figuras y ejemplos, que pretenden ilustrar ciertas realizaciones de la invención y no son limitantes.
Ejemplos
1. Métodos de medida
A continuación, se describen los materiales y métodos de medida implementados en los ejemplos.
Distribución de tamaños de partículas (% en masa de partículas con un diámetro < X) y diámetro mediano en peso (0(50) de un material particulado
Se determinó el diámetro de grano en peso y la distribución en masa del diámetro de grano de un material particulado por medio del método de sedimentación, es decir, un análisis del comportamiento de sedimentación en un campo gravitatorio. La medida se hizo con un aparato Sedigraph™ 5120 o Sedigraph™ 5100 de Micromeritics Instrument Corporation.
El experto conoce el método y el instrumento, y se usan habitualmente para determinar el tamaño de grano de rellenos y pigmentos. La medida se lleva a cabo en una disolución acuosa del 0,1 %p de Na4P2O7. Las muestras se dispersan mediante el uso de un agitador de alta velocidad y ultrasonidos.
Área de superficie específica BET de un material
A lo largo del presente documento, se determinó el área de superficie específica (en m2/g) de un material particulado mediante el uso del método BET (con el uso de nitrógeno como gas de adsorción), que el experto conoce bien (norma ISO 9277:1995). Después se obtiene el área de superficie total (en m2) del material particulado multiplicando el área de superficie específica y la masa (en g) del material particulado. El experto conoce el método y el instrumento, y se usan habitualmente para determinar la superficie específica de materiales particulados.
Contenido de sólidos
Se determinó el contenido de sólidos (también conocido como "peso seco") mediante el uso de un analizador de humedad HR73 de la compañía Mettler-Toledo, Suiza, con los siguientes ajustes: temperatura de 120 °C, apagado automático 3, secado estándar, 5 a 20 g de producto.
Contenido de carbonato de calcio de un material particulado
Para la medida del contenido de carbonato de calcio de un material particulado, se pesaron alrededor de 10,000 gramos de la muestra seca (secada a 110 °C durante 5 horas en un horno) en un matraz/vaso de precipitados, y se añadió una cantidad pequeña de agua desmineralizada. Después, se añadieron 40 mL de ácido clorhídrico (25% p.a.) a la muestra respectiva, y tras finalizar el desprendimiento de CO2 , la mezcla se llevó a ebullición durante alrededor de 5 min. Después de enfriar, la mezcla se filtró a través de un filtro de acetato de celulosa de 0,8 pm y se lavó a fondo. Después el filtrado se lavó cuantitativamente a un matraz volumétrico con agua destilada y se rellenó hasta 1.000,0 ml a 20 °C.
El filtrado así obtenido se tituló después lentamente pipeteando 10,00 mL del filtrado obtenido (alrededor de 20 °C) en un vaso de precipitados Memotitrator y 1,0 g (± 0,2 g) de trietanolamina pura y 3,0 g de MgSO4 x 7 H2O. La mezcla se diluyó con agua desmineralizada hasta 70 mL y después, justo antes de la titulación, se añadieron 10,0 mL de hidróxido sódico 2 N y de 7 a 9 gotas de una disolución de HHSNN-metanol (0,2 %p de HHSNN en metanol) a la mezcla. Tras la pre-dosificación, el aparato de titulación agitó la mezcla durante 60 s y después se ajustó la tensión del fototrodo de 900 a 1150 mV durante la titulación. Se mostró el contenido de carbonato de calcio en porcentaje.
Contenido de humedad
Se determinó el contenido de humedad de un material particulado mediante análisis termogravimétrico (ATG). Los métodos analíticos ATG proporcionan información con respecto a las pérdidas de masa con gran exactitud, y son muy conocidos; se describe, por ejemplo, en "Principles of Instrumental analysis", quinta edición, Skoog, Holler, Nieman, 1998 (primera edición 1992) en el Capítulo 31, páginas 798 a 800, y en otros muchos trabajos de referencia conocidos en general. En la presente invención, el análisis termogravimétrico (ATG) se lleva a cabo mediante el uso de un aparato 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/minuto bajo un flujo de aire de 70 ml/min.
De manera alternativa, el contenido de humedad de las partículas se determinó mediante el método del horno.
Susceptibilidad a la captación de humedad
La expresión "susceptibilidad a la captación de humedad", en el significado de la presente invención, se refiere a la cantidad de humedad absorbida sobre la superficie de las partículas que contienen carbonato de calcio, y se determina en mg de humedad/g de los agregados secos tras la exposición a una atmósfera del 50% de humedad relativa durante 48 horas a una temperatura de 23 °C.
Blancura de pigmento, opacidad de papel, dispersión de luz y CIELAB
Se midió la blancura de pigmento R457 y la opacidad de papel mediante el uso de un aparato ELREPHO 3000 de la empresa Datacolor según la norma ISO 2469:1994 (normas DIN 53145-2:2000 y DIN 53146:2000). Se midieron las coordenadas CIELAB L*, a*, b* mediante el uso de un aparato ELREPHO 3000 de la empresa Datacolor según la norma EN ISO 11664-4 y sulfato de bario como patrón.
Resistencia al impacto de Charpy
Se midió la resistencia al impacto de Charpy (23 °C ± 2 °C y 50 % de humedad relativa ± 10 % de humedad relativa) según la norma ISO 179/1eA con muestras extruidas que se cortaron del material extruido en la dirección de la máquina.
Fuerza de rotura y alargamiento a la rotura
La fuerza de rotura es la fuerza necesaria a aplicar sobre un hilo para hacer que se rompa. Se expresa en Newtons [N]. El alargamiento a la rotura es el incremento de la longitud producido estirando un hilo hasta su punto de rotura. Se expresa como un porcentaje [%] de su longitud inicial.
Tenacidad
La tenacidad se calcula a partir de la fuerza de rotura y la densidad lineal, y se expresa en centinewtons por tex [cN/tex]. La prueba se lleva a cabo en un dinamómetro con una velocidad de estiramiento constante, y las normas aplicables para esta prueba son EN ISO 5079 y ASTM D 3822.
Índice de rotura
El índice de rotura es el producto de la tenacidad [cN/tex] y la raíz de cuadrada del alargamiento a la rotura [%]. Resistencia a la tracción y alargamiento
La resistencia a la tracción [kN/m] y la elongación a carga máxima [%] se miden en la dirección de la máquina (MD) y en la dirección transversal de la máquina (CD). El valor de la energía según la norma EN ISO 10319 se calcula mediante la resistencia a la tracción ( M d + CD)/2.
Brillo de la superficie
El brillo de la superficie se midió con un aparato Byk Spectro Guide Sphere Gloss a un ángulo de 60° de la superficie plana según la norma ISO 2813:1994. El valor del brillo se determina calculando el valor medio de n medidas. En la presente configuración, n=10.
Valor de presión de filtración
La prueba de presión de filtración proporciona el Valor de Presión de Filtración. El Valor de Presión de Filtración VPF se define como el incremento de la presión por gramo de relleno. Esta prueba se lleva a cabo para determinar la calidad de dispersión y/o la presencia de partículas o aglomerados excesivamente gruesos de materiales minerales en una mezcla maestra. Los Valores de Presión de Filtración bajos se refieren a una buena dispersión y un material fino, y los Valores de Presión de Filtración altos se refieren a una mala dispersión y un material grueso o aglomerado. La prueba de Presión de Filtración se llevó a cabo en un dispositivo de prueba de filtración a presión Collin disponible comercialmente, Teach-Line FT-E20T-IS, según la norma EN 13900-5. El tipo de filtro usado fue de 14 gm y 25 gm, y la extrusión se llevó a cabo a 200 °C.
Valor K de PVC: Una medida del peso molecular del PVC basada en medidas de la viscosidad de una disolución de PVC. Normalmente oscila entre 35 y 80. Los valores K bajos implican un peso molecular bajo (que es fácil de procesar, pero tiene propiedades inferiores), y los valores K altos implican un peso molecular alto, (que es difícil de procesar, pero tiene propiedades excepcionales). En general, el fabricante de la resina proporciona los valores K para una resina de PVC particular en el envase o en la ficha técnica adjunta.
2. Ejemplos
Se prepararon los siguientes agregados:
Agregados A:
Los agregados A de un material que contiene carbonato de calcio se obtuvieron moliendo en húmedo una suspensión acuosa de carbonato de calcio (mármol; afe0 = 1,6 gm) que tenía un contenido de sólidos de alrededor del 35,0 %p, respecto del peso total de la suspensión. La suspensión se molió en húmedo en un molino de bolas vertical hasta la distribución final de tamaños de partículas descrita en la Tabla 1 siguiente. La suspensión obtenida tras la molienda en húmedo tuvo un contenido de sólidos de alrededor del 20,0 %p, respecto del peso total de la suspensión.
El material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo se desaguó después usando un filtro de prensa de tubos vertical (Metso Corporation, Finlandia) que funcionó a alrededor de 95 bares y una temperatura de alrededor de 50 °C. La presión se alcanza mediante un sistema hidráulico. Los agregados A obtenidos tuvieron las propiedades descritas en la Tabla 1 siguiente.
Tabla 1: Propiedades de los agregados
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Agregados B:
Los agregados B de un material que contiene carbonato de calcio se obtuvieron moliendo en húmedo una suspensión acuosa de carbonato de calcio (mármol; d50 = 0,8 gm) que tenía un contenido de sólidos de alrededor del 35,0 %p, respecto del peso total de la suspensión. La suspensión se molió en húmedo en un molino de bolas vertical hasta la distribución final de tamaños de partículas descrita en la Tabla 1 anterior. La suspensión obtenida tras la molienda en húmedo tuvo un contenido de sólidos de alrededor del 20,0 %p, respecto del peso total de la suspensión.
El material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo se desaguó después usando un filtro de prensa de tubos vertical (Metso Corporation, Finlandia) que funcionó a alrededor de 95 bares y una temperatura de alrededor de 50 °C. La presión se alcanza mediante un sistema hidráulico. Los agregados B obtenidos tuvieron las propiedades descritas en la Tabla 1 anterior.
Las partículas de agregados obtenidas se trataron además superficialmente usando ácido esteárico. 200 g de los agregados obtenidos se diluyeron con agua hasta un contenido de sólidos del 20,0 %p, respecto del peso total de la suspensión obtenida, y se calentaron a 80 °C.
Se preparó una disolución 0,4 M de ácido esteárico mezclando 4,1 g de ácido esteárico con 40 ml de agua desionizada con agitación a una temperatura de 85 °C. Después de 30 min de agitación, se añadieron 2,5 g de una disolución de hidróxido sódico del 30 %p a la disolución de ácido esteárico (proporción molar de ácido esteárico/hidróxido 1/1,3).
La disolución calentada de estearato sódico se añadió a la suspensión de agregados, de forma que se obtuvo un nivel de tratamiento del 0,5 y 0,7 %p, respecto del peso total de los agregados, respectivamente, y se agitó durante 60 min a 85 °C. Posteriormente, la suspensión se dejó enfriar y después se filtró a presión hasta un contenido de sólidos de alrededor del 93,7 %p, respecto del peso total del producto obtenido.
Los agregados B1 tratados superficialmente obtenidos (nivel de tratamiento: 0,5 %p) y B2 (nivel de tratamiento: 0,7 %p) tuvieron las propiedades descritas en la Tabla 2 siguiente.
Tabla 2: Propiedades de los agregados B1 y B2 tratados superficialmente
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Agregados C:
Los agregados C de un material que contiene carbonato de calcio se obtuvieron moliendo en húmedo una suspensión acuosa de carbonato de calcio (mármol; d50 = 1,5 gm) que tenía un contenido de sólidos de alrededor del 35,0 %p, respecto del peso total de la suspensión. La suspensión se molió en húmedo en un molino de bolas vertical hasta la distribución final de tamaños de partículas descrita en la Tabla 1 anterior. La suspensión obtenida tras la molienda en húmedo tuvo un contenido de sólidos de alrededor del 20,0 %p, respecto del peso total de la suspensión.
El material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo se desaguó después usando un filtro de prensa de tubos vertical (Metso Corporation, Finlandia) que funcionó a alrededor de 95 bares y una temperatura de alrededor de 50 °C. La presión se alcanza mediante un sistema hidráulico. Los agregados C obtenidos tuvieron las propiedades descritas en la Tabla 1 anterior.
Las partículas de agregados obtenidas se trataron además superficialmente usando ácido esteárico como se describió para los agregados B anteriores. La disolución de estearato sódico se añadió a la suspensión de agregados, de forma que se obtuvo un nivel de tratamiento del 0,9 y 1,2 %p, respecto del peso total de los agregados, respectivamente, sobre los agregados.
Los agregados C1 tratados superficialmente obtenidos (nivel de tratamiento: 0,9 %p) y C2 (nivel de tratamiento: 1,2 %p) tuvieron las propiedades descritas en la Tabla 3 siguiente.
Tabla 3: Propiedades de los agregados C1 y C2 tratados superficialmente
Figure imgf000026_0002
Agregados D:
Los agregados D de un material que contiene carbonato de calcio se obtuvieron moliendo en húmedo una suspensión acuosa de carbonato de calcio (mármol; d50 = 1,0 gm) que tenía un contenido de sólidos de alrededor del 35,0 %p, respecto del peso total de la suspensión. La suspensión se molió en húmedo en un molino de bolas vertical hasta la distribución final de tamaños de partículas descrita en la Tabla 1 anterior. La suspensión obtenida tras la molienda en húmedo tuvo un contenido de sólidos de alrededor del 20,0 %p, respecto del peso total de la suspensión.
El material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo se desaguó después usando un filtro de prensa de tubos vertical (Metso Corporation, Finlandia) que funcionó a alrededor de 95 bares y una temperatura de alrededor de 50 °C. La presión se alcanza mediante un sistema hidráulico. Los agregados D obtenidos tuvieron las propiedades descritas en la Tabla 1 anterior.
Las partículas de agregados obtenidas se trataron además superficialmente usando ácido esteárico como se describió para los agregados B anteriores. La disolución de estearato sódico se añadió a la suspensión de agregados, de forma que se obtuvo un nivel de tratamiento del 0,8 %p, respecto del peso total de los agregados, sobre los agregados. 3. Aplicación
Los agregados preparados anteriormente se ensayaron en las siguientes aplicaciones:
A) Aplicación en PVC
Los agregados B1 y B2 se ensayaron en la extrusión de perfiles de PVC como se describe en la Tabla 4 siguiente. Tabla 4: Preparación y ensayo de muestras
Figure imgf000027_0001
El término ''phr'', en el significado de la presente invención, significa "partes por ciento de resina". En particular, si se usan 100 partes de polímero, la cantidad de otros ingredientes se expresa con respecto a estas 100 partes de polímero en peso.
Los materiales de referencia son los siguientes:
Referencia 1: carbonato de calcio, disponible comercialmente de Omya, Suiza, que tiene un d50 de 0,8 pm, un a9s de 5 pm y un área de superficie específica BET de 8 a 9 m2/g. Las partículas tienen un Cielab a* de 0,3, un Cielab b* de 1,8 y un Cielab L* de 97,5. El carbonato de calcio está tratado superficialmente mediante el uso de ácido esteárico, y tiene un nivel de tratamiento del 0,8 al 0,9 %p, respecto del peso total del carbonato de calcio.
Referencia 2: carbonato de calcio, disponible comercialmente de Omya, Suiza, que tiene un d50 de 0,8 pm, un aks de 4 pm y un área de superficie específica BET de 11 m2/g. Las partículas tienen un Cielab a* de -0,2, un Cielab b* de 0,5 y un Cielab L* de 97,5. El carbonato de calcio está tratado superficialmente mediante el uso de ácido esteárico, y tiene un nivel de tratamiento del 1,0 %p, respecto del peso total del carbonato de calcio.
Referencia 3: carbonato de calcio, disponible comercialmente de Omya, Suiza, que tiene un d50 de 0,8 pm, un a98 de 4 pm y un área de superficie específica BET de 11 m2/g. El carbonato de calcio está tratado superficialmente mediante el uso de ácido esteárico, y tiene un nivel de tratamiento del 2,0 %p, respecto del peso total del carbonato de calcio.
Los componentes para los ejemplos inventivos, así como comparativos, se mezclaron previamente mediante el uso del proceso de mezcla en caliente/frío habitual conocido para la persona experta, y se extruyeron en una línea de extrusión Gottfert equipada con una unidad de plastificación Krauss-Maffei, L/D 32, con tornillos gemelos paralelos contrarrotatorios, con un diámetro de 30 mm cada uno.
Los perfiles extruidos preparados se ensayaron con respecto a la resistencia al impacto de Charpy (norma ISO 179/1 fC) y el brillo 60°[-]. Los resultados se pueden observar en las Figs. 1 y 2. Como se puede observar en las Figs.
1 y 2, las muestras inventivas B1 y B2 proporcionan un incremento en la resistencia al impacto de Charpy (norma ISO 179/1 fC) con la misma cantidad (16 phr) de agregados de la presente invención en comparación con las referencias 1 a 3. El brillo 60°[-] de las muestras inventivas B1 y B2 no se ve afectado negativamente, y sigue estando dentro de los límites de tolerancia, véase la Fig. 2. Las propiedades ópticas adicionales, como se describen en la Tabla 5 siguiente, tales como el brillo (véase el valor L*), tampoco se ven afectadas negativamente, y los valores rojo / amarillo (véanse los valores a*/b*), siguen estando dentro de los límites de tolerancia, y por tanto se muestra el beneficio global proporcionado por la presente invención.
Tabla 5: propiedades ópticas de los perfiles extruidos
Figure imgf000028_0001
B) Aplicación en PE
Los agregados C1 y C2 se ensayaron en la extrusión de PE.
Los agregados C1 y C2 de la presente invención se transformaron en una mezcla maestra de un polietileno de baja densidad lineal (LLDPE; MFI = 1 g/10 min, ExxonMobil 1001) como se resume en la Tabla 6 siguiente.
Se llevó a cabo una prueba de presión de filtración para determinar el valor de presión de filtración VPF de tal mezcla maestra de LLDPE y se comparó con el VPF de una mezcla maestra que comprendió un carbonato de calcio de la técnica anterior. Los resultados se proporcionan en la Tabla 6 a continuación.
Tabla 6: composición de la mezcla maestra y VPF
Figure imgf000028_0002
El material de referencia es el siguiente:
Referencia 4: carbonato de calcio, disponible comercialmente de Omya, Suiza, que tiene un dsc de 1,7 pm, un a9s de 8 pm y un área de superficie específica BET de 4 a 5 m2/g. Las partículas tienen un Cielab a* de 0,1, un Cielab b* de 1,1 y un Cielab L* de 98,5. El carbonato de calcio está tratado superficialmente mediante el uso de ácido esteárico, y tiene un nivel de tratamiento del 0,7 al 0,8 %p, respecto del peso total del carbonato de calcio.
Los agregados de la presente invención claramente muestran sus propiedades beneficiosas respecto de la referencia 4 al transformarlos en una mezcla maestra. La presión en el filtro de poro de 14 pm muestra que los agregados C1 de la presente invención muestran un incremento reducido de presión en el filtro de ese tamaño de poro, lo que demuestra las propiedades ventajosas y la dispersión mejorada de las partículas de agregados en la matriz polimérica.
Además, dichas mezclas maestras de LLDPE rellenas se transformaron en una película soplada mediante medios conocidos para la persona experta. A continuación se comparan las muestras de dichas películas sopladas que comprendieron los agregados C1 y C2 de la presente invención y las muestras de películas sopladas que comprendieron la referencia 4 en la Tabla 7. Se mezclaron diferentes cantidades de mezcla maestra rellena con un LLDPE adicional (Dowlex 5056G; C8-LLDPE, MFI = 1 g/10 min) y se produjeron películas sopladas a partir de estas mezclas en una línea de películas Dr. Collin. El contenido de los agregados C1 y C2 y de la referencia 4 en las películas finales fue del 20 %p, respecto del peso total de la película final respectiva. Se prepararon películas que tuvieron una anchura de 22 cm, un gramaje de la película de 35 g/m2 y una posición de la línea de enfriamiento a 15 cm.
Las propiedades mecánicas de las películas preparadas se resumen en la Tabla 7 siguiente.
Tabla 7: propiedades mecánicas de las películas preparadas
Figure imgf000029_0001
1 MD se refiere a la dirección de la máquina, CD se refiere a la dirección transversal de la máquina.
Como se puede observar a partir de la Tabla 7, los agregados inventivos C1 y C2 proporcionaron una mejor fuerza de rotura, así como una mejor resistencia a la caída de dardo en comparación con la referencia 4.

Claims (13)

REIVINDICACIONES
1. Agregados que comprenden al menos un material que contiene carbonato de calcio, y los agregados
a) tienen un contenido de sólidos del 78,0 %p al 90,0 %p, respecto del peso total de los agregados,
b) comprenden partículas del al menos un material que contiene carbonato de calcio que tienen un
i) tamaño de partícula en peso C75 de 0,7 a 3,0 gm,
ii) tamaño de partícula mediano en peso C50 de 0,5 a 2,0 gm,
iii) tamaño de partícula en peso C25 de 0,1 a 1,0 gm, tal como se mide según el método de sedimentación, y
c) comprenden partículas del al menos un material que contiene carbonato de calcio que tienen un área de superficie específica BET de 4,0 a 12,0 m2/g, medido mediante adsorción de gas nitrógeno mediante el uso de la isoterma BET (norma ISO 9277:2010), en donde los agregados carecen de agentes dispersantes.
2. Los agregados según la reivindicación 1, en donde el al menos un material que contiene carbonato de calcio es al menos un material que contiene carbonato de calcio natural, preferiblemente dolomita y/o al menos un carbonato de calcio molido (CCM), más preferiblemente al menos un carbonato de calcio molido (CCM) y lo más preferiblemente al menos un carbonato de calcio molido (CCM) seleccionado del grupo que comprende mármol, creta, caliza y mezclas de los mismos.
3. Los agregados según la reivindicación 1 o 2, en donde los agregados comprenden
a) al menos un material de relleno particulado adicional, preferiblemente al menos un material de relleno particulado adicional seleccionado del grupo que comprende carbonato de calcio precipitado (CCP), óxidos metálicos tales como dióxido de titanio y/o trióxido de aluminio, hidróxidos metálicos tales como trihidróxido de aluminio, sales metálicas tales como sulfatos, silicatos tales como talco y/o caolín y/o arcilla de caolín y/o mica, carbonatos tales como carbonato de magnesio y/o yeso, blanco satinado y mezclas de los mismos, y/o
b) sobre al menos una parte del área de superficie accesible de las partículas de material que contiene carbonato de calcio, una capa de tratamiento que comprende un agente de hidrofobicidad, preferiblemente un ácido carboxílico alifático que tiene una cantidad total de átomos de carbono de C4 a C24 y/o los productos de reacción del mismo, y/o al menos un anhídrido succínico mono-sustituido que consiste en anhídrido succínico mono-sustituido con un grupo seleccionado de un grupo lineal, ramificado, alifático y cíclico que tiene una cantidad total de átomos de carbono de C2 a C30 en el sustituyente y/o los productos de reacción del mismo, y/o una mezcla de ésteres de ácido fosfórico de uno o más mono-éster de ácido fosfórico y/o los productos de reacción del mismo y uno o más di-éster de ácido fosfórico y/o los productos de reacción del mismo.
4. Los agregados según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde los agregados tienen
a) una susceptibilidad a la captación de humedad tal que su nivel de humedad superficial total es < 0,6 mg/g, preferiblemente < 0,5 mg/g, más preferiblemente < 0,4 mg/g y lo más preferiblemente < 0,3 mg/g de los agregados secos tras la exposición a una atmósfera con un 50% de humedad relativa durante 48 horas a una temperatura de 23 °C, y/o
b) un contenido de humedad del 0,2 %p al 0,6 %p, preferiblemente del 0,2 %p al 0,4 %p, y lo más preferiblemente del 0,25 %p al 0,35 %p respecto del peso seco total de los agregados.
5. Un proceso para la preparación de agregados que comprenden al menos un material que contiene carbonato de calcio como se definieron en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, y el proceso comprende las etapas de:
a) proporcionar al menos un material que contiene carbonato de calcio en forma de una suspensión acuosa que tiene un contenido de sólidos en el intervalo del 5,0 al 45,0 %p, respecto del peso total de la suspensión,
b) moler en húmedo el al menos un material que contiene carbonato de calcio de la etapa a) para obtener una suspensión acuosa del al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo, en donde las partículas del al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo tienen un i)
i) tamaño de partícula en peso C75 de 0,7 a 3,0 gm,
ii) tamaño de partícula mediano en peso ab de 0,5 a 2,0 pm,
iii) tamaño de partícula en peso a25 de 0,1 a 1,0 pm, tal como se mide según el método de sedimentación, y
iv) un área de superficie específica BET de 4,0 a 12,0 m2/g, medida mediante la adsorción de gas nitrógeno con el uso de la isoterma BET (norma ISO 9277:2010),
c) desaguar mecánicamente la suspensión acuosa de la etapa b) en una prensa de tubos para obtener agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio que tienen un contenido de sólidos del 78,0 %p al 90,0 %p, respecto del peso total de los agregados,
en donde la suspensión acuosa del al menos un material que contiene carbonato de calcio de la etapa a) carece de agentes dispersantes, y la etapa de molienda en húmedo b) y la etapa de desagüe mecánico c) se llevan a cabo sin agentes dispersantes.
6. El proceso según la reivindicación 5, en donde la suspensión acuosa del al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo obtenida en la etapa b) tiene
a) un contenido de sólidos inferior que la suspensión acuosa del al menos un material que contiene carbonato de calcio proporcionado en la etapa a), y/o
b) un contenido de sólidos en el intervalo del 10,0 al 35,0 %p, respecto del peso total de la suspensión.
7. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6, en donde la etapa b) del proceso se lleva a cabo en presencia de al menos un material de relleno particulado adicional, preferiblemente al menos un material de relleno particulado adicional seleccionado del grupo que comprende carbonato de calcio precipitado (CCP), óxidos metálicos tales como dióxido de titanio y/o trióxido de aluminio, hidróxidos metálicos tales como tri-hidróxido de aluminio, sales metálicas tales como sulfatos, silicatos tales como talco y/o caolín y/o arcilla de caolín y/o mica, carbonatos tales como carbonato de magnesio y/o yeso, blanco satinado y mezclas de los mismos.
8. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 7, en donde la suspensión acuosa del al menos un material que contiene carbonato de calcio molido en húmedo obtenida en la etapa b) se desagua parcialmente hasta un contenido de sólidos en el intervalo del 20,0 al 40,0 %p, respecto del peso total de la suspensión, antes de llevar a cabo la etapa c) del proceso.
9. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 8, en donde la etapa c) del proceso se lleva a cabo a presión, preferiblemente a una presión de 20,0 bares a 140,0 bares, más preferiblemente de 65,0 bares a 120,0 bares, y lo más preferiblemente de 80,0 a 110,0 bares.
10. El proceso según cualquiera de las reivindicaciones 5 a 9, en donde el proceso comprende además la etapa d) de
a) tratar los agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio obtenidos en la etapa c) con un agente de hidrofobicidad, preferiblemente un ácido carboxílico alifático que tiene una cantidad total de átomos de carbono de C4 a C24 y/o al menos un anhídrido succínico mono-sustituido que consiste en anhídrido succínico mono-sustituido con un grupo seleccionado de un grupo lineal, ramificado, alifático y cíclico que tiene una cantidad total de átomos de carbono de C2 a C30 en el sustituyente y/o una mezcla de ésteres de ácido fosfórico de uno o más mono-éster de ácido fosfórico y uno o más di-éster de ácido fosfórico, para obtener agregados tratados superficialmente que comprenden sobre al menos una parte del área de superficie accesible de las partículas de material que contiene carbonato de calcio una capa de tratamiento que comprende el agente de hidrofobicidad, y/o b) secar los agregados que comprenden el al menos un material que contiene carbonato de calcio obtenidos en la etapa c) hasta un contenido de sólidos > 97,0 %p, preferiblemente del 97,0 al 99,98 %p y lo más preferiblemente del 97,0 al 99,98 %p, respecto del peso total de los agregados, y/o
c) dispersar los agregados usando un dispersante basado en poliacrilato.
11. Un artículo que comprende los agregados que comprenden al menos un material que contiene carbonato de calcio según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4.
12. El artículo de la reivindicación 11, en donde el artículo se selecciona del grupo que comprende plásticos, preferiblemente películas, más preferiblemente películas sopladas o películas transpirables, fibras, poli(cloruro de vinilo), plastisoles, polímeros termoendurecibles, más preferiblemente poliésteres insaturados termoendurecibles o poliuretanos insaturados termoendurecibles, alimentos, productos cosméticos, selladores, productos farmacéuticos, papel, revestimientos de papel, revestimientos, pinturas, artículos adhesivos y mezclas de los mismos.
13. El uso de los agregados que comprenden al menos un material que contiene carbonato de calcio según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4 en la fabricación de papel, revestimientos de papel, alimentos, plásticos, preferiblemente películas, más preferiblemente películas sopladas o películas transpirables, fibras, poli(cloruro de vinilo), plastisoles, polímeros termoendurecibles, más preferiblemente poliésteres insaturados termoendurecibles o poliuretanos insaturados termoendurecibles, productos agrícolas, pinturas, revestimientos, adhesivos, selladores, productos farmacéuticos, productos de construcción y/o aplicaciones cosméticas.
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