ES2550854T3 - Suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales en un entorno de pH acídico - Google Patents

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Abstract

Una suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales en un entorno de pH acídico, que comprende: a) al menos un material que contiene carbonato de calcio que comprende partículas que contienen carbonato de calcio, y b) al menos una sal de al menos un ácido fuerte, en donde el al menos un ácido fuerte que forma la al menos una sal de al menos un ácido fuerte se selecciona del grupo que consiste en ácidos que poseen un valor de pKa menor o igual a cero a +23°C, en donde la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos posee i) un contenido en sólidos de al menos 50% en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos, ii) una viscosidad Brookfield a 100 rpm de <= 1.000 mPas a una temperatura de -5°C, iii) un pH de < 6 a +23°C, y iv) una conductividad de entre 10 y 100 mS/cm a -5°C y a +23°C, y en donde la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos comprende la al menos una sal de al menos un ácido fuerte en una cantidad desde 1 hasta 20% en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos.

Description

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DESCRIPCIÓN
Suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales en un entorno de pH acídico
La presente invención se refiere a suspensiones acuosas con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales en un entorno de pH acídico, a un método para la producción de tal suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales, al uso de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales en la elaboración de papel, estucado de papel, aplicaciones plásticas, agrícolas y/o de pintura y como material de relleno en el papel y a una formulación de baño de estucado que comprende la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales.
En la práctica, las preparaciones acuosas y especialmente las suspensiones de sólidos insolubles en agua como los materiales que contienen carbonato de calcio, se utilizan ampliamente en las industrias del papel, la pintura, el caucho y el plástico como estucos, materiales de relleno, prolongadores y pigmentos para la elaboración de papel, así como también, lacas y pinturas. Por ejemplo, las suspensiones, también denominadas suspensiones espesas, de carbonato de calcio, talco o caolín se utilizan en la industria del papel en grandes cantidades como material de relleno y/o como un componente en la preparación de papel estucado. Las preparaciones acuosas típicas de sólidos insolubles en agua se caracterizan por comprender agua, un compuesto sólido dispersado insoluble en agua y opcionalmente aditivos adicionales en la forma de una suspensión o suspensión espesa.
Un problema en este sentido, reside en el hecho de que el ajuste de las propiedades mecánicas adecuadas para tales suspensiones acuosas es aún un desafío bajo ciertas condiciones. Debido a que el transporte de las suspensiones de carbonato de calcio debe ser viable en términos económicos, la cantidad de agua en la suspensión
o el volumen de la suspensión debe ser lo más pequeño posible. Sin embargo, especialmente a bajas temperaturas como las que se alcanzan habitualmente en el invierno, las propiedades mecánicas de tales suspensiones acuosas con alto contenido en sólidos empeoran de forma significativa debido al congelamiento de la suspensión, lo cual hace complicado el transporte y el posterior manejo. Además, las suspensiones acuosas con alto contenido en sólidos que comprenden materiales que contienen carbonato de calcio tienden a ser inestables bajo condiciones acídicas, tales como en presencia de, por ejemplo, aditivos acídicos que habitualmente pueden ser parte de la suspensión acuosa y, por lo tanto, empeoran las propiedades mecánicas con el tiempo.
En este sentido, se han propuesto diversos enfoques para mejorar las propiedades mecánicas de las suspensiones acuosas que comprenden materiales que contienen carbonato de calcio. Por ejemplo, el documento WO 96/32448 describe un procedimiento para el procesamiento de una dispersión de carbonato de calcio (conocida en la industria como “suspensión espesa”) con una baja concentración de carbonato (1 a 30% de materia sólida) mediante el uso de polyDIMDAC (homopolímero de dimetildialilamonio) el cual es un agente agregante catiónico de bajo peso molecular desde 10.000 hasta 500.000 a fin de obtener voluminosidad. La presente patente utiliza tanto PCC como carbonato de calcio natural molido, al cual se hacer referencia como “G(N)CC” (por sus siglas en inglés) o carbonato de calcio natural molido, o sus mezclas. Este procedimiento es sobre todo, uno de floculación, una agregación de pequeñas partículas sobre las más grandes, y la propiedad de interacción con las fibras se obtiene principalmente mediante la granulometría gruesa de las partículas, exclusivamente. Las propiedades físicas del papel se ven afectadas de forma desfavorable cuando su peso disminuye.
El documento WO 96/32449 proporciona ampliamente la misma información. El objetivo es obtener una agregación selectiva de partículas finas y ultrafinas, mediante el uso de un agente agregante que presenta una carga opuesta a la carga total del material de relleno.
El documento US 4.367.207 describe un procedimiento para tratar el CaCO3 en presencia de un electrolito aniónico de organopolifosfonato, pero el objetivo es simplemente obtener una suspensión de carbonato finamente dividido.
El documento EP 0 406 662 describe un procedimiento para la elaboración de carbonato sintético en el cual se realiza una premezcla de CaCO3 en forma aragonítica con cal, a esta suspensión espesa se le añade un “derivado del ácido fosfórico” tal como ácido fosfórico o sus sales o varios fosfatos, y finalmente se introduce CO2 a fin de efectuar la carbonatación convencional. El propósito de la presente patente es específicamente obtener un PCC con un tamaño de partícula grande y una forma cristalina particular (acicular), cuya elaboración industrial no era posible anteriormente.
En el documento EP 0 406 662 se utiliza ácido fosfórico a fin de producir específicamente la forma aragonítica mediante un “calcio del ácido fosfórico” no identificado que proporciona nuevas simientes de nucleación para la forma cristalina necesaria. Los productos de carbonato obtenidos son útiles en la elaboración del papel para permitir la incorporación de mayores cantidades de materia mineral en el papel, y de ese modo producir papeles con un interior incombustible. No se mencionan propiedades como la opacidad, brillo o voluminosidad del papel. Además, el
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único ejemplo de aplicación se refiere a un compuesto de carbonato/resina.
El documento EP 1 982 759 se refiere a un procedimiento para la purificación de agua, en el que un carbonato de calcio natural que se ha hecho reaccionar en superficie se pone en contacto con el agua que va a purificarse, siendo el carbonato de calcio natural que se ha hecho reaccionar en superficie el producto de reacción de un carbonato de calcio natural con un ácido y dióxido de carbono, que se forma in situ mediante el tratamiento con ácido y/o se suministra de manera externa.
El documento EP 2 264 108 A1 se refiere a un procedimiento para preparar un carbonato de calcio que se ha hecho reaccionar en superficie en un entorno acuoso. El procedimiento tiene como objetivo evitar la implementación obligatoria de ácidos de medianamente fuertes a fuertes. El documento EP 2 264 108 A1 también se refiere a una suspensión acuosa de carbonato de calcio que se ha hecho reaccionar en superficie que puede obtenerse mediante el procedimiento.
El documento EP 2 264 109 A1 se refiere a un procedimiento para preparar un carbonato de calcio que se ha hecho reaccionar en superficie. El procedimiento comprende los siguientes pasos: a) proporcionar un carbonato de calcio; b) proporcionar 5% en peso a 50% en peso, basándose en el peso del carbonato de calcio, de al menos un ácido que posee un pKa menor o igual a 2,5, en el que el anión del ácido correspondiente puede formar sales de calcio insolubles en agua; c) proporcionar CO2 gaseoso; d) proporcionar al menos un ácido débil orgánico y/o inorgánico no polimérico soluble en agua y/o una sal de hidrógeno de dicho al menos un ácido débil orgánico y/o inorgánico no polimérico soluble en agua; y e) contactar dicho carbonato de calcio con dicho al menos un ácido que posee un pKa menor o igual a 2,5 del paso b), con dicho CO2 gaseoso del paso c) y con dicho al menos un ácido débil orgánico y/o inorgánico no polimérico soluble en agua y/o sal de hidrógeno de dicho al menos un ácido débil orgánico y/o inorgánico no polimérico soluble en agua del paso d); en donde el al menos un ácido débil orgánico y/o inorgánico no polimérico soluble en agua tiene un pKa mayor de 2,5 y en donde el anión del ácido correspondiente puede formar sales de calcio insolubles en agua.
También se conocen procedimientos para otorgar propiedades particulares al material que contiene carbonato.
Debemos mencionar entre otros, la obtención de propiedades de resistencia a los ácidos, que son útiles cuando el carbonato se emplea como un material de relleno en los procedimientos acídicos de elaboración del papel, los cuales son algunos de los procedimientos tradicionales de elaboración del papel. Por lo tanto el documento US
5.043.017 describe la estabilización del carbonato de calcio, y en particular del PCC mediante la acción de un agente quelante del calcio tal como hexametafosfato de calcio, y una base asociada que puede ser una sal de metal alcalino de un ácido débil (ácido fosfórico, cítrico, bórico, acético, etc.).
El documento US 4.219.590 describe un procedimiento para mejorar el carbonato de calcio seco mediante su tratamiento con un “gas de anhídrido totalmente seco”. En la presente, la mejora del tratamiento de superficie se lleva a cabo mediante un ácido graso o una resina de ácido o productos similares. Este procedimiento trata el carbonato mediante la evaporación de vapores de ácido fosfórico, clorhídrico, nítrico, cáprico o acrílico o cloruros o fluoruros de aluminio, o de ácido fumárico, etc. El objetivo es dividir las partículas de carbonato en partículas finas.
También se conoce el documento US 5.230.734, el cual utiliza CO2 para producir un carbonato de Ca-Mg. El documento WO 97/08247 describe una formulación de carbonato, también para el papel, que se obtiene mediante un método de ácido débil. El carbonato se trata con una mezcla de un ácido débil y una base débil, los cuales son ácido fosfórico y un derivado de un ácido orgánico, respectivamente. El documento WO 97/14847 también describe un carbonato resistente a los ácidos, para el papel, el cual se trata con una mezcla de dos ácidos débiles a fin de “desactivar” la superficie del carbonato.
El documento WO 98/20079 también describe un procedimiento para tornar a un carbonato resistente a los ácidos, y en particular un PCC mediante la adición de silicato de calcio y un ácido débil o alumbre. El documento US
5.164.006 utiliza un tratamiento mediante CO2 a fin de obtener propiedades de resistencia a un medio ácido. Sin embargo, la adición de productos como cloruro de zinc es entonces necesaria, lo cual no cumple con las normas medioambientales.
Tal como se mencionó con anterioridad, las suspensiones acuosas habitualmente comprenden agua, un compuesto sólido dispersado insoluble en agua y opcionalmente, aditivos adicionales en tales preparaciones. En este sentido, debe observarse además que tales suspensiones acuosas que comprenden carbonato de calcio dispersado en combinación con cloruro de calcio pueden provocar serios problemas durante, por ejemplo, la producción de tal suspensión, la producción de una composición de baño de estucado, su almacenamiento y su uso posterior. Si una suspensión acuosa que comprende carbonato de calcio de este tipo entra en contacto con cloruro de calcio u otras sales de cationes monovalentes, divalentes o trivalentes, ocurre la formación de partículas aglomeradas y floculadas en la suspensión acuosa, lo cual puede conducir a efectos no deseados como un empeoramiento severo de las propiedades mecánicas y/o la disolución parcial del material sensible al ácido en la composición.
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Este problema empeora con el contenido creciente de carbonato de calcio y/o cloruro de calcio en la composición acuosa, y se pronuncia especialmente en las composiciones acuosas que comprenden carbonato de calcio con alto contenido en sólidos, es decir, las composiciones que poseen alto contenido en sólidos en más de 50% en peso, basándose en el peso total de la composición.
Por lo tanto, existe una continua necesidad de suspensiones acuosas con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales alternativas que proporcionen un mejor rendimiento que las suspensiones acuosas con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales existentes y que mantengan de forma efectiva las propiedades mecánicas de una suspensión a baja temperatura y/o en un entorno acídico.
En consecuencia, un objetivo de la presente invención es proporcionar una suspensión acuosa de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales que posea alto contenido en sólidos. Otro objetivo de la presente invención es proporcionar una suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales en la cual la formación de partículas aglomeradas y floculadas en la suspensión se reduce o impide en un entorno de pH acídico y, por lo tanto, mantiene propiedades mecánicas suficientes para tal suspensión. Otro objetivo de la presente invención, es proporcionar una suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales que sea estable en un entorno de pH acídico, es decir, que mantenga propiedades mecánicas suficientes, durante un período de tiempo de al menos 24 horas. Incluso otro objetivo es proporcionar una suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales que posea propiedades mecánicas suficientes a temperaturas de aproximadamente -5°C e incluso menores, es decir, dicha suspensión no se congela bajo tales condiciones. Aún otro objetivo es proporcionar una suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales que no afecte a las otras propiedades físicas de la suspensión, como las propiedades ópticas, de manera inaceptable. Otro objetivo es proporcionar una suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales que posea un pH acídico en presencia de partículas de carbonato de calcio durante un período de al menos 24 horas, preferentemente durante un período de al menos 1 semana y, con la mayor preferencia, durante un período de al menos 1 mes a una temperatura de almacenamiento entre -5°C y +23°C.
Los anteriores y otros objetivos se resuelven mediante una suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales en un entorno de pH acídico, que comprende:
a) al menos un material que contiene carbonato de calcio que comprende partículas que contienen carbonato de calcio, y
b) al menos una sal de al menos un ácido fuerte, en donde el al menos un ácido fuerte que forma la al menos una sal de al menos un ácido fuerte se selecciona del grupo que consiste en ácidos que poseen un valor de pKa menor o igual a cero a +23°C,
en donde la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos posee
i) un contenido en sólidos de al menos 50% en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos,
ii) una viscosidad Brookfield a 100 rpm de ≤ 1.000 mPas a una temperatura de -5°C,
iii) un pH de< 6 a +23°C, y
iv) una conductividad de entre 10 y 100 mS/cm a -5°C y a +23°C.
Los inventores hallaron sorprendentemente que la anterior suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de acuerdo con la presente invención, conduce a una suspensión en la cual la formación de partículas aglomeradas y floculadas en la suspensión se reduce o impide en un entorno de pH acídico y de ese modo mantiene propiedades mecánicas suficientes para tal suspensión, y además, proporciona una estabilidad en un entorno acídico durante un período de al menos 24 horas. Además se observó que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales posee un pH acídico en presencia de partículas de carbonato de calcio durante un período de al menos 24 horas a una temperatura de almacenamiento entre -5°C y +23°C. Además, los inventores hallaron que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales no se congela a temperaturas de aproximadamente -5°C e incluso menores, y no afecta a las otras propiedades de la suspensión, como las propiedades ópticas, de manera inaceptable. En particular, esto se obtiene mediante el uso de una combinación de al menos un material que contiene carbonato de calcio y al menos una sal de al menos un ácido fuerte en una suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de al menos 50% en peso basándose en el peso total de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos. Por lo tanto, la
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presente suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales permite la provisión de una suspensión acuosa con alto contenido en sólidos que es estable en un entorno acídico.
Debe entenderse que a los fines de la presente invención, los siguientes términos tienen el siguiente significado:
A los fines de la presente invención, el término “suspensión” o “suspensión espesa” comprende sólidos insolubles y agua y opcionalmente aditivos adicionales y usualmente contiene grandes cantidades de sólidos y, por lo tanto, es más viscosa y generalmente con mayor densidad que el líquido a partir del cual se forma.
El término “entorno de pH acídico” en el significado de la presente invención se refiere a las suspensiones acuosas con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales que poseen un pH de < 6 a +23°C.
El término “material que contiene carbonato de calcio” en el significado de la presente invención se refiere a un material que comprende “partículas que contienen carbonato de calcio”, al menos un “polímero tipo peine” y opcionalmente al menos una sal de al menos un ácido fuerte. En consecuencia, el “material que contiene carbonato de calcio” corresponde al peso seco total de material sólido en la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales.
El término “partículas que contienen carbonato de calcio” se refiere a un material que comprende al menos 50% en peso de carbonato de calcio, basándose en el peso seco total de las partículas que contienen carbonato de calcio.
En el significado de la presente invención, el término “polímero tipo peine” se refiere a un polímero con forma de peine que se forma a partir de una cadena principal, a la cual también se hace referencia como esqueleto, a la cual se acoplan grupos ácido carbónico y/u otros grupos de ácidos en forma de ácidos libres o sales de los mismos, es decir, en una forma de ion carboxilato, así como también cadenas laterales que comprenden poli(óxido de alquileno), opcionalmente protegido en su extremo con una cadena hidrocarbonada. Las cadenas laterales de poli(óxido de alquileno) pueden estar unidas a la cadena principal mediante enlaces éster, enlaces amida o enlaces éter. Además de los grupos ácido carbónico y las cadenas laterales de poli(óxido de alquileno), pueden unirse grupos funcionales
o no funcionales adicionales a la cadena principal, por ejemplo, grupos funcionales con carga positiva como grupos de aminas, amidas y/o amonio cuaternario.
El término “ácido” en la presente invención se define de acuerdo con la definición de Brønsted-Lowry. En otras palabras, un ácido se define como una sustancia que puede actuar como donador de protones. Esto significa que, por ejemplo, el término “HSO4-” también ejemplifica un ácido.
Para los propósitos de la presente invención, el término “viscosidad” se refiere a la viscosidad Brookfield. De acuerdo con la presente invención, la viscosidad Brookfield se mide mediante el uso de un viscómetro Brookfield modelo RVT a una temperatura de +23°C y -5°C y una velocidad de rotación de 100 rpm (revoluciones por minuto) con el husillo de disco apropiado Nº 1 a 5. Los valores de viscosidad informados son los valores detectados por el instrumento después de 1 minuto de medición. Antes de medir la viscosidad Brookfield, se agitó la suspensión durante 5 minutos mediante el uso de un aparato de disolución de laboratorio Pendraulik, a 0,25 – 2,5 kW, que puede ajustarse mecánicamente hasta 8400 rpm con un agitador de disco dentado apropiado.
“Conductividad” de acuerdo con la presente invención significará la conductividad eléctrica de una suspensión acuosa de un material que comprende carbonato que se mide de acuerdo con el método de medición que se define en la sección de ejemplos de la presente a continuación. La conductividad se especifica en mS/cm y puede medirse a -5°C y a +23°C.
De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un método para producir una suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales, que comprende los pasos de
a) proporcionar una suspensión acuosa que comprende al menos un material que contiene carbonato de calcio, en donde el material que contiene carbonato de calcio posee una densidad de carga entre +2 y -2 C/g a pH 9,
b) proporcionar
i) al menos un ácido fuerte seleccionado del grupo que consiste en ácidos que poseen un valor de pKa menor o igual a cero a +23°C y/o
ii) al menos una sal de al menos un ácido fuerte, en donde el al menos un ácido fuerte que forma la al menos una sal de al menos un ácido fuerte se selecciona del grupo que consiste en ácidos que poseen un valor de pKa menor o igual a cero a +23°C,
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c) añadir el al menos un ácido fuerte y/o la al menos una sal de al menos un ácido fuerte del paso b) a la suspensión acuosa que comprende al menos un material que contiene carbonato de calcio del paso a),
d) opcionalmente, moler la suspensión acuosa que comprende al menos un material que contiene carbonato de calcio del paso a) antes y/o durante y/o después del paso c),
en donde la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos después del paso c) y/o d) posee
i) un contenido en sólidos de al menos 50% en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos,
ii) una viscosidad Brookfield a 100 rpm de ≤ 1.000 mPas a una temperatura de -5°C,
iii) un pH de <6 a +23°C, y
iv) una conductividad de entre 10 y 100 mS/cm a -5°C y a +23°C, y en donde la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos comprende la al menos una sal de al menos un ácido fuete en una cantidad desde 1 hasta 20% en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos,.
Se prefiere que el método además comprenda el paso e) de proporcionar al menos un ácido medianamente fuerte seleccionado del grupo que consiste en ácidos que poseen un valor de pKa de entre 0 y 2,5 a +23°C,
,ácidooxálico4PO3,H
־4,HSO3SO2preferentementeelalmenosunácidomedianamentefuerteseseleccionaentreH
y sus mezclas, y/o al menos un ácido débil seleccionado del grupo que consiste en ácidos que poseen un valor de pKa de entre >2,5 a 6 y +23°C, preferentemente el al menos un ácido débil se selecciona entre ácido cítrico y/o ácido tartárico. También se prefiere que el método además comprenda el paso f) de contactar la suspensión acuosa que comprende al menos un material que contiene carbonato de calcio del paso a) con al menos un ácido medianamente fuerte y/o al menos un ácido débil del paso e) durante y/o después del paso c), y/o durante y/o después del paso opcional d). Además se prefiere que el paso c) y/o el paso d) y/o el paso f) se lleve(n) a cabo a una temperatura de entre -5°C y +99°C, preferentemente entre +20°C y +85°C, y con la mayor preferencia entre +20°C y +50°C y con la mayor preferencia entre +50°C y +85°C. También se prefiere que el método además comprenda el paso g) de concentrar la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales obtenida. También se prefiere que el método además comprenda secar la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales obtenida.
De acuerdo con un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona un material que contiene carbonato de calcio que puede obtenerse al secar la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales. De acuerdo aún con otro aspecto de la presente invención, se proporciona el uso de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales, y/o el material que contiene carbonato de calcio en la elaboración de papel, estucado de papel, aplicaciones plásticas, agrícolas y/o de pintura. De acuerdo aún con un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona el uso de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales, y/o el material que contiene carbonato de calcio como material de relleno en el papel. Se prefiere que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales y/o el material que contiene carbonato de calcio se utilice como un soporte para la impresión digital, la impresión preferida de chorro de tinta, o para la impresión flexográfica, de rotograbado y/u offset, con la mayor preferencia para la impresión de tinta negra en la impresión de chorro de tinta.
De acuerdo con un aspecto adicional de la presente invención, se proporciona una formulación de baño de estucado que comprende la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales, y/o el material que contiene carbonato de calcio y un aglutinante sintético y/o natural, consistiendo el aglutinante preferentemente en estireno-butadieno, estireno-acrilato, poli(acetato de vinilo), poli(alcohol vinílico), almidón o sus mezclas, y con la mayor preferencia el aglutinante contiene o consiste en poli(alcohol vinílico).
Las realizaciones ventajosas de la presente invención se definen en las correspondientes reivindicaciones dependientes.
De acuerdo con una realización de la presente invención, las partículas que contienen carbonato de calcio del al menos un material que contiene carbonato de calcio se seleccionan entre carbonato de calcio natural, carbonato de calcio precipitado o sus mezclas.
De acuerdo con otra realización de la presente invención, las partículas que contienen carbonato de calcio del al menos un material que contiene carbonato de calcio poseen una mediana del tamaño de partícula en peso d50 desde 0,1 hasta 50 µm, preferentemente desde 0,25 hasta 50 µm, más preferentemente desde 0,3 hasta 5 µm, y con la mayor preferencia desde 0,4 hasta 3 µm.
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De acuerdo con aún otra realización de la presente invención, las partículas que contienen carbonato de calcio del al menos un material que contiene carbonato de calcio poseen un área de superficie específica de desde 0,1 m2/g hasta 200 m2/g, preferentemente desde 0,1 m2/g hasta 50 m2/g y más preferentemente desde 0,1 m2/g hasta 20 m2/g, que se midió mediante el uso de nitrógeno y el método BET.
5 De acuerdo con una realización de la presente invención, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos comprende el al menos un material que contiene carbonato de calcio en una cantidad de al menos 50% en peso, preferentemente desde 50 hasta 82% en peso, más preferentemente desde 55 hasta 82% en peso, incluso más preferentemente desde 60 hasta 78% en peso y con la mayor preferencia desde 65 hasta 78% en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos.
10 De acuerdo con otra realización de la presente invención, el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende al menos un polímero tipo peine, preferentemente la superficie de las partículas que contienen carbonato de calcio del al menos un material que contiene carbonato de calcio está recubierta con el al menos un polímero tipo peine.
De acuerdo con aún otra realización de la presente invención, el al menos un material que contiene carbonato de
15 calcio comprende al menos un polímero tipo peine que posee una viscosidad intrínseca en el intervalo de 5 a 99 ml/g, preferentemente en el intervalo de 10 a 80 ml/g y con la mayor preferencia en el intervalo de 10 a 50 ml/g.
De acuerdo con una realización de la presente invención, la al menos una sal de al menos un ácido fuerte comprende un catión divalente y/o trivalente, preferentemente el catión divalente se selecciona del grupo que consiste en calcio, magnesio, estroncio y sus mezclas y/o el catión trivalente es preferentemente aluminio.
20 De acuerdo con otra realización de la presente invención, el al menos un ácido fuerte que forma la al menos una sal de al menos un ácido fuerte se selecciona del grupo que consiste en ácido clorhídrico, ácido nítrico y sus mezclas.
De acuerdo con aún otra realización de la presente invención, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos comprende al menos un polímero tipo peine en una cantidad desde 0,01 hasta 5% en peso, basándose en el peso seco total del material que contiene carbonato de calcio en la suspensión, preferentemente desde 0,05 hasta 4% en
25 peso, más preferentemente desde 0,1 hasta 3% en peso, incluso más preferentemente desde 0,2 hasta 2% en peso, y con la mayor preferencia desde 0,25 hasta 1,5% en peso o desde 0,5 hasta 1,25% en peso.
De acuerdo con una realización de la presente invención, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos posee un contenido en sólidos desde 50 hasta 82% en peso, preferentemente desde 55 hasta 82% en peso, más preferentemente desde 60 hasta 78% en peso y con la mayor preferencia desde 65 hasta 78% en peso, basándose
30 en el peso total de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos.
De acuerdo con otra realización de la presente invención, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos posee una viscosidad Brookfield a 100 rpm desde 25 hasta 1.000 mPas a una temperatura de -5°C, preferentemente desde 25 hasta 700 mPas a -5°C, más preferentemente desde 25 hasta 500 mPas a -5°C y con la mayor preferencia desde 50 hasta 300 mPas a -5°C.
35 De acuerdo con aún otra realización de la presente invención, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos posee un pH de entre 4 y < 6 a +23°C, preferentemente un pH de entre 4,5 y < 6 a +23°C y preferentemente un pH de entre 5 y <6 a +23°C.
De acuerdo con una realización de la presente invención, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos posee una conductividad de entre 20 mS/cm y 100 mS/cm que se midió a -5°C y +23°C y preferentemente entre 30 mS/cm
40 y 100 mS/cm que se midió a -5°C y +23°C.
De acuerdo con otra realización de la presente invención, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos además comprende al menos un producto o productos de reacción del al menos un material que contiene carbonato de calcio con al menos un ácido medianamente fuerte y/o al menos un producto o productos de reacción del al menos un material que contiene carbonato de calcio con al menos un ácido débil. Se prefiere que el al menos un 45 ácido medianamente fuerte que forma el al menos un producto o productos de reacción del al menos un material que contiene carbonato de calcio se seleccione del grupo que consiste en ácidos que poseen un valor de pKa de entre 0
alcalinotérrea y preferentemente en la forma de la sal de Na, Li, K, Mg y Ca. Se prefiere además que el al menos un
50 ácido débil que forma el al menos un producto o productos de reacción del al menos un material que contiene carbonato de calcio se seleccione del grupo que consiste en ácidos que poseen un valor de pKa de entre >2,5 y 6 a +23°C, preferentemente el al menos un ácido débil se selecciona entre ácido cítrico, ácido tartárico y sus mezclas.
,
־4,HSO3SO2y2,5a+23°C,preferentementeelalmenosunácidomedianamentefuerteseseleccionaentreH puedeañadirseenlaformadeunasalalcalinao
־4SeobservaqueHSO ,ácidooxálicoysusmezclas.4PO3H
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De acuerdo con aún otra realización de la presente invención, la cantidad molar de la suma, expresada mediante los iones H3O+ generados, del al menos un ácido medianamente fuerte que forma el al menos un producto o productos de reacción del al menos un material que contiene carbonato de calcio y/o el al menos un ácido débil que forma el al menos un producto o productos de reacción del al menos un material que contiene carbonato de calcio y el al menos un ácido fuerte que forma la al menos una sal de al menos un ácido fuerte en relación con la cantidad de moles de CaCO3 es en total entre 0,01 y 1,9.
De acuerdo con una realización de la presente invención, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos además comprende hidróxido de aluminio y/o hidróxido de magnesio.
De acuerdo con otra realización de la presente invención, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos posee una densidad de carga positiva a pH 5, preferentemente de al menos +0,1 C/g a pH 5, más preferentemente de al menos +0,5 C/g a pH 5, incluso más preferentemente de al menos +1 C/g a pH 5 y con la mayor preferencia de al menos +1,5 C/g a pH 5.
A continuación, se hace referencia a detalles adicionales de la presente invención y especialmente a los componentes que anteceden de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales.
Cuando se utilice el término “comprende” en la presente descripción y las reivindicaciones, no excluye otros elementos no especificados de mayor o menor importancia funcional. Para los propósitos de la presente invención, el término “consiste en” se considera una realización preferida del término “comprende”. Si en adelante en el presente documento se define que un grupo comprende al menos una cierta cantidad de realizaciones, también debe entenderse que esto describe un grupo, que preferentemente consiste solamente en estas realizaciones.
Cuando se usan los términos “incluye” o “posee”, estos términos pretenden ser equivalentes a “comprende” tal como se definió con anterioridad.
Cuando se utiliza un artículo definido o indefinido para referirse a un sustantivo singular, por ejemplo, “un”, “una” o “el”, “la”, esto incluye un plural de ese sustantivo a menos que se especifique lo contrario.
Un requerimiento específico de la presente invención es que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales en un entorno de pH acídico comprenda al menos un material que contiene carbonato de calcio. En particular, el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende partículas que contienen carbonato de calcio.
De acuerdo con una realización de la presente invención, las partículas que contienen carbonato de calcio que son parte del al menos un material que contiene carbonato de calcio se seleccionan entre carbonato de calcio natural, carbonato de calcio precipitado o sus mezclas.
“Carbonato de calcio molido” (GCC) en el significado de la presente invención es un carbonato de calcio que se obtiene de fuentes naturales tales como piedra caliza, mármol, calcita, dolomita o creta, y se procesa a través de un tratamiento húmedo y/o seco tal como la molienda, tamizaje y/o fraccionamiento, por ejemplo, mediante un ciclón o clasificador.
Un carbonato de calcio molido (GCC) puede presentar, por ejemplo, uno o más de mármol, piedra caliza, creta y/o dolomita. De acuerdo con una realización de la presente invención, el GCC se obtiene mediante la molienda seca. De acuerdo con otra realización de la presente invención, el GCC se obtiene mediante la molienda húmeda y el posterior secado.
En general, el paso de la molienda puede llevarse a cabo con cualquier dispositivo de molienda convencional, por ejemplo, bajo condiciones tales que el refinamiento resulte principalmente de los impactos con un cuerpo secundario, es decir, en uno o más de: un molino de bolas, molino de barras, molino vibratorio, trituradora de rodillos, un molino de impacto centrífugo, un molino vertical de perlas, un molino de atrición, un molino de púas, molino de martillo, un pulverizador, una trituradora, un desaglutinador, una cortadora de cuchilla y otros equipos de este tipo conocidos por el experto. En caso de que las partículas que contienen carbonato de calcio comprendan partículas que contienen carbonato de calcio molidas en húmedo, el paso de la molienda puede llevarse a cabo bajo condiciones tales que ocurra la molienda autógena y/o mediante la molienda horizontal con bolas y/u otros procedimientos de este tipo conocidos por el experto. Las partículas que contienen carbonato de calcio molido procesadas en húmedo que se obtuvieron de ese modo pueden lavarse y drenarse mediante procedimientos muy conocidos, por ejemplo, mediante floculación, filtración o evaporación forzada antes del secado. El paso siguiente de secado puede llevarse a cabo en un único paso tal como el secado por aspersión, o en al menos dos pasos. También es común que las partículas que contienen carbonato de calcio experimenten un paso de beneficio (tal como un paso de flotación, blanqueamiento o separación magnética) a fin de eliminar las impurezas.
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“Carbonato de calcio precipitado” (PCC) en el significado de la presente invención, es un material sintetizado, que se obtiene generalmente mediante la precipitación después de la reacción del dióxido de carbono y la cal en un entorno acuoso o mediante la precipitación de una fuente de iones de carbonato y calcio en agua.
Un carbonato de calcio precipitado (PCC) puede presentar, por ejemplo, una o más de formas morfológicas mineralógicas calcíticas, vateríticas y/o aragoníticas. La morfología aragonítica se encuentra comúnmente en forma acicular, mientras que la morfología vaterítica pertenece al sistema cristalino hexagonal. La morfología calcítica puede formar formas escalenoédricas, prismáticas, esféricas y romboédricas. El PCC puede producirse de diferentes maneras, por ejemplo, mediante la precipitación con dióxido de carbono, el procedimiento de cal sodada,
o el procedimiento de Solvay en el cual el PCC es un subproducto de la producción de amoníaco. La suspensión espesa de PCC obtenida puede drenarse y secarse de forma mecánica.
Se prefiere que las partículas que contienen carbonato de calcio comprendan carbonato de calcio molido (GCC). Por ejemplo, las partículas que contienen carbonato de calcio comprenden un carbonato de calcio molido (GCC). De forma alternativa, las partículas que contienen carbonato de calcio comprenden una mezcla de dos o más carbonatos de calcio molidos (GCC) seleccionados entre diferentes fuentes de carbonato de calcio molido. Por ejemplo, las partículas que contienen carbonato de calcio comprenden un carbonato de calcio molido (GCC) seleccionado de dolomita y un carbonato de calcio molido (GCC) seleccionado de mármol.
En una realización preferida de la presente invención, las partículas que contienen carbonato de calcio comprenden una mezcla de carbonato de calcio molido y un carbonato de calcio precipitado.
Además del carbonato de calcio, las partículas que contienen carbonato de calcio pueden comprender óxidos de metales adicionales tales como dióxido de titanio y/o trióxido de aluminio, hidróxidos de metales tales como trihidróxido de aluminio y/o hidróxido de magnesio, sales de metales tales como sulfatos, silicatos tales como talco y/o arcilla de caolín y/o mica, carbonatos tales como carbonato de magnesio y/o yeso, blanco satino y sus mezclas.
De acuerdo con una realización de la presente invención, la cantidad de carbonato de calcio en las partículas que contienen carbonato de calcio que son parte del al menos un material que contiene carbonato de calcio es al menos 50% en peso, por ejemplo, al menos 60% en peso, preferentemente entre 50 y 100% en peso, más preferentemente entre 60 y 99% en peso, y con la mayor preferencia entre 70 y 98% en peso, basándose en el peso seco total de las partículas que contienen carbonato de calcio.
De acuerdo con una realización de la presente invención, la cantidad de partículas que contienen carbonato de calcio en el al menos un material que contiene carbonato de calcio es al menos 50% en peso, preferentemente al menos 75% en peso, más preferentemente al menos 80% en peso, y con la mayor preferencia al menos 88% en peso o al menos 99,9% en peso basándose en el peso seco total del material que contiene carbonato de calcio. Por ejemplo, la cantidad de partículas que contienen carbonato de calcio en el al menos un material que contiene carbonato de calcio se encuentra entre 85% en peso y 99,9% en peso, basándose en el peso seco total del material que contiene carbonato de calcio.
Además, o de forma alternativa, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales comprende el al menos un material que contiene carbonato de calcio en una cantidad de al menos 50% en peso, preferentemente desde 50 hasta 82% en peso, más preferentemente desde 55 hasta 82% en peso, incluso con la mayor preferencia desde 60 hasta 78% en peso y con la mayor preferencia desde 65 hasta 78% en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos.
De acuerdo con una realización de la presente invención, las partículas que contienen carbonato de calcio del al menos un material que contiene carbonato de calcio poseen una mediana del tamaño de partícula en peso d50 desde 0,1 hasta 50 µm, preferentemente desde 0,25 hasta 50 µm, más preferentemente desde 0,3 hasta 5 µm, y con la mayor preferencia desde 0,4 hasta 3 µm, medido mediante el Sedigraph 5120.
Por ejemplo, las partículas que contienen carbonato de calcio del al menos un material que contiene carbonato de calcio poseen una mediana del tamaño de partícula en peso d50 desde 0,4 hasta 0,3 µm o desde 0,4 hasta 2,0 µm medido mediante el Sedigraph 5120.
A lo largo del presente documento, el “tamaño de partícula” de las partículas que contienen carbonato de calcio se describe mediante su distribución de los tamaños de partícula. El valor dx representa el diámetro relativo en el que x% en peso de las partículas poseen diámetros menores a dx. Esto significa que el valor d20 es el tamaño de partícula en el cual el 20% en peso de todas las partículas son más pequeñas, y el valor d75 es el tamaño de partícula en el cual el 75% en peso de todas las partículas son más pequeñas. El valor d50 es por lo tanto la mediana del tamaño de partícula en peso, es decir 50% en peso de todos los granos son mayores o menores que este tamaño de partícula. Para el propósito de la presente invención, el tamaño de partícula se especifica como la mediana del tamaño de partícula en peso d50 a menos que se indique lo contrario. Para determinar el valor de la
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mediana del tamaño de partícula en peso d50 para las partículas que poseen un valor d50 entre 0,4 y 2 µm, puede utilizarse un dispositivo Sedigraph 5120 de la empresa Micromeritics, USA. Para medir la distribución del tamaño y el diámetro medio en peso d50 mediante el Sedigraph, las muestras se diluyeron de forma previa hasta alcanzar la concentración correcta mediante el uso de agua desionizada pero sin aditivos adicionales tales como los dispersantes que se añaden habitualmente como polifosfato o poliacrilato.
De forma adicional o alternativa, la fracción de las partículas que contienen carbonato de calcio del al menos un material que contiene carbonato de calcio que poseen un tamaño de partícula menor a 2 µm es mayor a 60% en peso, preferentemente mayor a 70% en peso, más preferentemente mayor a 80% en peso, aún más preferentemente mayor a 85% en peso y con la mayor preferencia aproximadamente 90% en peso, basándose en el peso total de las partículas que contienen el al menos un carbonato de calcio, medidas con un Sedigraph 5120.
Por ejemplo, la fracción de las partículas que contienen carbonato de calcio que poseen un tamaño de partícula menor a 0,2 µm es mayor a 5% en peso, preferentemente mayor a 7,5% en peso, más preferentemente mayor a 10% en peso, aún más preferentemente mayor a 12,5% en peso y con la mayor preferencia aproximadamente 16% en peso, basándose en el peso total de las partículas que contienen el al menos un carbonato de calcio, medido con un Sedigraph 5120.
De acuerdo con una realización de la presente invención, las partículas que contienen carbonato de calcio del al menos un material que contiene carbonato de calcio poseen un área de superficie específica desde 0,1 m2/g hasta 200 m2/g, preferentemente desde 0,1 m2/g hasta 50 m2/g y más preferentemente desde 0,1 m2/g hasta 20 m2/g, que se midió mediante el uso de nitrógeno y el método BET.
Por ejemplo, las partículas que contienen carbonato de calcio son mármol que tiene un área de superficie específica desde 0,1 m2/g hasta 200 m2/g, preferentemente desde 0,1 m2/g hasta 50 m2/g y más preferentemente desde 0,1 m2/g hasta 20 m2/g, que se midió mediante el uso de nitrógeno y el método BET y una mediana del tamaño de partícula en peso d50 desde 0,1 hasta 50 µm, desde 0,25 hasta 50 µm, o desde 0,3 hasta 5 µm, preferentemente desde 0,4 hasta 3 µm, que se midió mediante el Sedigraph 5120.
Un requerimiento adicional de la presente invención es que el material que contiene carbonato de calcio utilizado para preparar la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales posee una densidad de carga entre +2 y -2 C/g a pH 9. En una realización de la presente invención, el al menos un material que contiene carbonato de calcio utilizado para la preparación de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales posee una densidad de carga entre -0,01 y -2 C/g a pH 9, preferentemente entre -0,1 y -1 C/g a pH 9, más preferentemente entre -0,2 y -0,8 C/g a pH 9 y con la mayor preferencia entre -0,3 y -0,7 C/g a pH 9.
Se prefiere que el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprenda al menos un polímero tipo peine, es decir el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende al menos una clase de polímero tipo peine.
El al menos un polímero tipo peine es preferentemente un polímero con forma de peine que se forma a partir de una cadena principal, a la cual también se hace referencia como esqueleto y al menos una cadena lateral unida al mismo.
Sin apegarse a ninguna teoría, se cree que el al menos un polímero tipo peine se adsorbe a las partículas con carga positiva débil de las partículas que contienen carbonato de calcio debido a su cadena principal con carga negativa, también denominada esqueleto del polímero. Además, las cadenas laterales del al menos un polímero tipo peine adsorbido provocan una repulsión estérica y/u osmótica entre las partículas, que puede conducir a la estabilización estérica y/u osmótica de al menos una parte de las partículas en la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos.
En consecuencia, la superficie de las partículas que contienen carbonato de calcio que son parte del al menos un material que contiene carbonato de calcio se encuentra preferentemente recubierta al menos de forma parcial con al menos un polímero tipo peine.
La expresión “al menos un” o “al menos una clase de” polímero tipo peine significa que una o más clases de polímeros tipo peine pueden ser parte del al menos un material que contiene carbonato de calcio en la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales.
De acuerdo con una realización preferida de la presente invención, el al menos un material que contiene carbonato de calcio que es parte de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales comprende solamente una clase de polímero tipo peine. De acuerdo con otra realización de la presente invención, el al menos un material que contiene carbonato de calcio que es parte de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales comprende una mezcla de al menos
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dos clases de polímero tipo peine.
En consecuencia, también se aprecia que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales comprende solamente una clase de polímero tipo peine. De acuerdo con otra realización de la presente invención, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales comprende una mezcla de al menos dos clases de polímero tipo peine.
Se prefiere que el al menos un polímero tipo peine de la presente invención sea al menos un polímero tipo peine con carga aniónica, es decir el al menos un polímero tipo peine de la presente invención es al menos una clase de polímero tipo peine con carga aniónica.
El término “con carga aniónica” tal como se utiliza en la presente invención debe entenderse como que el polímero tipo peine posee una carga total o neta que es negativa, es decir, la suma de todas las cargas positivas y negativas es negativa. En otras palabras, el polímero debe poseer un exceso de grupos funcionales o residuos con carga aniónica. Esto significa que el al menos un polímero tipo peine con carga aniónica que es parte del al menos un material que contiene carbonato de calcio de la presente invención puede comprender grupos funcionales o residuos con carga tanto positiva como negativa, es decir, grupos funcionales o residuos catiónicos y aniónicos, siempre que la carga total o neta sea negativa, es decir que el polímero tipo peine sea aniónico. Por ejemplo, el al menos un polímero tipo peine con carga aniónica que es parte del al menos un material que contiene carbonato de calcio puede comprender solamente grupos funcionales o residuos con carga aniónica o puede comprender grupos funcionales o residuos con carga aniónica y catiónica tal que la carga total o neta del al menos un polímero tipo peine sea negativa.
En una realización de la presente invención, el al menos un polímero tipo peine es al menos un polímero tipo peine con carga aniónica que posee una carga específica de -10 a -250 C/g a pH 9, preferentemente desde -10 C/g hasta -200 C/g a pH 9 y con la mayor preferencia desde -10 C/g hasta -150 C/g a pH 9.
Por ejemplo, el al menos un polímero tipo peine es al menos un polímero tipo peine con carga aniónica que posee una carga específica de -20 a -100 C/g a pH 9, preferentemente desde -30 C/g hasta -100 C/g a pH 9 y con la mayor preferencia desde -30 C/g hasta -70 C/g a pH 9.
De acuerdo con una realización de la presente invención, el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende al menos un polímero tipo peine que posee una viscosidad intrínseca en el intervalo de 5 a 99 ml/g, preferentemente en el intervalo de 10 a 80 ml/g y con la mayor preferencia en el intervalo de 10 a 50 ml/g.
De forma adicional o alternativa, se prefiere que el al menos un polímero tipo peine posea una carga específica de -10 a -250 C/g a pH 9 y una viscosidad intrínseca en el intervalo de 5 a 99 ml/g. Además se prefiere que el al menos un polímero tipo peine posea una carga específica desde -10 C/g a -200 C/g a pH 9 y una viscosidad intrínseca en el intervalo de 10 a 80 ml/g. Además incluso se prefiere que el al menos un polímero tipo peine con carga aniónica posea una carga específica desde -10 C/g hasta -150 C/g a pH 9 y una viscosidad intrínseca en el intervalo de 10 a 50 ml/g.
Por ejemplo, se prefiere que el al menos un polímero tipo peine posea una carga específica desde -20 C/g hasta -100 C/g a pH 9 y una viscosidad intrínseca en el intervalo de 10 a 50 ml/g o una carga específica desde -30 C/g hasta -100 C/g a pH 9 y una viscosidad intrínseca en el intervalo de 10 a 50 ml/g. En una realización de la presente invención, el al menos un polímero tipo peine posee una carga específica desde -30 C/g hasta -70 C/g a pH 9 y una viscosidad intrínseca en el intervalo de 10 a 50 ml/g.
Los polímeros tipo peine que pueden ser apropiados en la presente invención se describen, por ejemplo, en los documentos US 2009/0199741 A1, US 6.387.176 B1, EP 1136508 A1, EP 1138697 A1, EP 1189955 A1, US
6.946.510 B1, US 7.514.488 B1 y EP 0736553 A1. Estos documentos dan a conocer procedimientos para producir polímeros tipo peine así como su uso en aglutinantes a base de minerales tal como el cemento. Los polímeros tipo peine apropiados también se describen en el folleto del producto “SIKA ViscoCrete®, selbstverdickender Beton SCC” disponible en el sitio web www.sika.ch.
Los ejemplos de polímeros tipo peine que pueden utilizarse para el al menos un material que contiene carbonato de calcio que es parte de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de la presente invención son polímeros de la serie MELFLUX® o MelPers®, por ejemplo, MelPers® 2450 de BASF (Trostberg, Alemania), ETHACRYL® M dispersante de CoAtex, LLC (Chester, SC) o MIGHTY EG® dispersante de Kao Specialties Americas, LLC, (High Point, NC).
En general, el peso molecular promedio MW del al menos un polímero tipo peine puede variar en un amplio intervalo y se encuentra típicamente en un intervalo entre 10.000 y 100.000 g/mol, preferentemente entre 20.000 y 75.000 g/mol y con la mayor preferencia entre 25.000 y 50.000 g/mol.
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En una realización preferida de la presente invención, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales comprende el al menos un polímero tipo peine en una cantidad desde 0,01 hasta 5% en peso, basándose en el peso seco total del material que contiene carbonato de calcio en la suspensión, preferentemente desde 0,05 hasta 4% en peso, más preferentemente desde 0,1 hasta 3% en peso, incluso más preferentemente desde 0,2 hasta 2% en peso, y con la mayor preferencia desde 0,25 hasta 1,5% en peso o desde 0,5 hasta 1,25% en peso. Por ejemplo, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales comprende el al menos un polímero de tipo peine en una cantidad desde 0,6 hasta 1,1% en peso o desde 0,7 hasta 1% en peso, basándose en el peso seco total del material que contiene carbonato de calcio en la suspensión.
De forma alternativa o adicional, el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende el al menos un polímero tipo peine en una cantidad desde 0,01 hasta 5% en peso, basándose en el peso seco total del material que contiene carbonato de calcio en la suspensión, preferentemente desde 0,05 hasta 4% en peso, más preferentemente desde 0,1 hasta 3% en peso, incluso más preferentemente desde 0,2 hasta 2% en peso, y con la mayor preferencia desde 0,25 hasta 1,5% en peso o desde 0,5 hasta 1,25% en peso. Por ejemplo, el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende el al menos un polímero de tipo peine en una cantidad desde 0,6 hasta 1,1% en peso o desde 0,7 hasta 1% en peso, basándose en el peso seco total del material que contiene carbonato de calcio en la suspensión.
Un requerimiento adicional de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de la invención es que la suspensión comprende al menos una sal de al menos un ácido fuerte.
En particular, se observa que el al menos un ácido fuerte que forma la al menos una sal de al menos un ácido fuerte se selecciona del grupo que consiste en ácidos que poseen un valor de pKa a 23°C, menor o igual a 0.
La expresión “al menos una” sal de al menos un ácido fuerte significa que una o más sales de al menos un ácido fuerte pueden estar presentes en la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales.
De acuerdo con una realización preferida de la presente invención, solamente una sal de al menos un ácido fuerte se encuentra presente en la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales que comprende el al menos un material que contiene carbonato de calcio. De acuerdo con otra realización de la presente invención, una mezcla de al menos dos sales de al menos un ácido fuerte se encuentra presente en la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales que comprende el al menos un material que contiene carbonato de calcio.
Además, la expresión al menos una sal de “al menos un” ácido fuerte significa que las sales de uno o más ácidos fuertes pueden estar presentes en la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales.
De acuerdo con una realización preferida de la presente invención, al menos una sal de solamente un ácido fuerte se encuentra presente en la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales que comprende el al menos un material que contiene carbonato de calcio. De acuerdo con otra realización de la presente invención, al menos una sal de una mezcla de al menos dos ácidos fuertes se encuentra presente en la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales que comprende el material que contiene carbonato de calcio.
Con respecto a la parte catiónica de la al menos una sal de al menos un ácido fuerte, debe observarse que todo catión divalente y/o trivalente es apropiado como parte catiónica de la al menos una sal de al menos un ácido fuerte. En particular, todo catión divalente y/o trivalente es apropiado como parte catiónica de la al menos una sal de al menos un ácido fuerte que proporciona una sal soluble en agua del al menos un ácido fuerte que forma la al menos una sal de al menos un ácido fuerte.
El término “catión divalente” en el significado de la presente invención se refiere a un catión que posee una valencia de dos, por ejemplo un catión de metal que posee dos valencias.
El término “catión trivalente” en el significado de la presente invención se refiere a un catión que posee una valencia de tres, por ejemplo un catión de metal que posee tres valencias.
Por ejemplo, la al menos una sal de al menos un ácido fuerte comprende un catión divalente seleccionado del grupo que consiste en calcio, magnesio, estroncio y sus mezclas. De forma alternativa o adicional, la al menos una sal de al menos un ácido fuerte comprende aluminio como catión trivalente.
Preferentemente, la parte catiónica de la al menos una sal de al menos un ácido fuerte deriva del al menos un
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material que contiene carbonato de calcio. Por lo tanto se aprecia que la al menos una sal de al menos un ácido fuerte comprende al menos calcio como parte catiónica de la al menos una sal de al menos un ácido fuerte.
En una realización preferida de la presente invención, la al menos una sal de al menos un ácido fuerte comprende solamente calcio como parte catiónica de la al menos una sal de al menos un ácido fuerte. En otra realización preferida de la presente invención, la al menos una sal de al menos un ácido fuerte comprende calcio y magnesio y/o aluminio como parte catiónica de la al menos una sal de al menos un ácido fuerte.
Además, no existen restricciones específicas con respecto al al menos un ácido fuerte que forma la al menos una sal de al menos un ácido fuerte siempre que dicho al menos un ácido fuerte se seleccione del grupo que consiste en ácidos que poseen un valor de pKa menor o igual a cero a +23°C.
Preferentemente, todo ácido fuerte que forma la al menos una sal de al menos un ácido fuerte es apropiado y proporciona una sal soluble en agua del al menos un ácido fuerte que forma la al menos una sal de al menos un ácido fuerte con el al menos un material que contiene carbonato de calcio, es decir, al menos la mayoría, preferentemente al menos el 75% en peso, más preferentemente al menos el 90% en peso y con la mayor preferencia al menos el 96% en peso de la cantidad total de la al menos una sal de al menos un ácido fuerte se disuelve dentro de la fase acuosa de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales.
El término “disuelto” o “soluble en agua” en el significado de la presente invención se refiere a los sistemas en los cuales no se observan partículas sólidas separadas de la al menos una sal de al menos un ácido fuerte en el solvente.
De acuerdo con una realización preferida de la presente invención, el al menos un ácido fuerte que forma la al menos una sal de al menos un ácido fuerte se selecciona del grupo que consiste en ácido clorhídrico, ácido nítrico y sus mezclas.
Por ejemplo, el al menos un ácido fuerte que forma la al menos una sal de al menos un ácido fuerte es ácido clorhídrico.
La cantidad de la al menos una sal de al menos un ácido fuerte en la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales puede variar en un amplio intervalo. Sin embargo, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales comprende la al menos una sal de al menos un ácido fuerte en una cantidad desde 1 hasta 20% en peso, preferentemente desde 2 hasta 15% en peso, más preferentemente desde 3 hasta 12,5% en peso y con la mayor preferencia desde 4 hasta 10% en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos.
De forma opcional, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales además comprende aditivos adicionales.
Por ejemplo, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales además comprende al menos un producto o productos de reacción del al menos un material que contiene carbonato de calcio con al menos un ácido medianamente fuerte.
La expresión “al menos un” producto o productos de reacción significa que un producto o más productos de reacción pueden estar presentes en la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales.
De acuerdo con una realización de la presente invención, solamente un producto de reacción del al menos un material que contiene carbonato de calcio con al menos un ácido medianamente fuerte se encuentra presente en la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales. De acuerdo con otra realización de la presente invención, una mezcla de al menos dos productos de reacción del al menos un material que contiene carbonato de calcio con al menos un ácido medianamente fuerte se encuentra presente en la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales.
En particular, se prefiere que el al menos un ácido medianamente fuerte que forma el al menos un producto o productos de reacción con el al menos un material que contiene carbonato de calcio se seleccione entre ácidos que poseen un valor de pKa entre 0 y 2,5 a +23°C.
En una realización de la presente invención, el al menos un ácido medianamente fuerte que forma el al menos un producto o productos de reacción con el al menos un material que contiene carbonato de calcio se selecciona entre ácidos medianamente fuertes que forman sales de cationes divalentes y/o trivalentes. Se prefiere que el al menos un ácido medianamente fuerte que forma el al menos un producto o productos de reacción con el al menos un material
.4PO3y/oH
־4seseleccionaentreHSO
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que contiene carbonato de calcio se seleccione entre ácidos medianamente fuertes que forman sales de cationes divalentes y/o trivalentes, que son casi insolubles en agua, es decir, con una solubilidad menor a 0,01% en peso, ácidos que poseen un valor de pKa entre 0 y 2,5 a +23°C.
Por ejemplo, el al menos un ácido medianamente fuerte que forma el al menos un producto o productos de reacción 5 con el al menos un material que contiene carbonato de calcio se selecciona entre ácidos medianamente fuertes que forman sales de cationes divalentes y/o trivalentes, como sales de calcio y/o magnesio y/o aluminio.
En una realización de la presente invención, el al menos un ácido medianamente fuerte que forma el al menos un producto o productos de reacción con el al menos un material que contiene carbonato de calcio se selecciona entre
,ácidooxálicoysusmezclas.Porejemplo,elalmenosunácidomedianamentefuerteque4PO3,H
־4,HSO3SO2H
10 forma al menos un producto o productos de reacción con el al menos un material que contiene carbonato de calcio
Por ejemplo, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales además comprende al menos un producto o productos de reacción del al menos un material que contiene carbonato de calcio con al menos un ácido débil.
15 La expresión “al menos un” producto o productos de reacción significa que un producto o más productos de reacción pueden estar presentes en la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales.
De acuerdo con una realización de la presente invención, solamente un producto de reacción del al menos un material que contiene carbonato de calcio con al menos un ácido débil se encuentra presente en la suspensión
20 acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales. De acuerdo con otra realización de la presente invención, una mezcla de al menos dos productos de reacción del al menos un material que contiene carbonato de calcio con al menos un ácido débil se encuentra presente en la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales.
En particular, se prefiere que el al menos un ácido débil que forma el al menos un producto o productos de reacción
25 con al menos un material que contiene carbonato de calcio se seleccione entre ácidos que poseen un valor de pKa entre >2,5 y 6 a +23°C.
En una realización de la presente invención, el al menos un ácido débil que forma el al menos un producto o productos de reacción con el al menos un material que contiene carbonato de calcio se selecciona entre ácidos débiles que forman sales de cationes monovalentes y/o divalentes y/o trivalentes. Se prefiere que el al menos un
30 ácido débil que forma el al menos un producto o productos de reacción con el al menos un material que contiene carbonato de calcio se seleccione entre ácidos débiles que forman sales de cationes divalentes y/o trivalentes, que son solubles en agua, es decir, con una solubilidad mayor a 0,01% en peso, ácidos que poseen un valor de pKa entre 0 y 2,5 a +23°C.
Por ejemplo, el al menos un ácido débil que forma el al menos un producto o productos de reacción con al menos un
35 material que contiene carbonato de calcio se selecciona entre ácidos débiles que forman sales de cationes divalentes y/o trivalentes, tales como sales de calcio y/o magnesio y/o aluminio.
En una realización de la presente invención, el al menos un ácido débil que forma el al menos un producto o productos de reacción con el al menos un material que contiene carbonato de calcio se selecciona entre ácido cítrico, ácido tartárico y sus mezclas. Por ejemplo, el al menos un ácido débil que forma el al menos un producto o 40 productos de reacción con el al menos un material que contiene carbonato de calcio se selecciona entre ácido cítrico
o ácido tartárico.
De acuerdo con una realización de la presente invención, la cantidad molar de la suma, expresada mediante los iones H3O+ generados, del al menos un ácido medianamente fuerte que forma el al menos un producto o productos de reacción del al menos un material que contiene carbonato de calcio y/o el al menos un ácido débil que forma el al
45 menos un producto o productos de reacción del al menos un material que contiene carbonato de calcio y el al menos un ácido fuerte que forma la al menos una sal de al menos un ácido fuerte en relación con la cantidad de moles de CaCO3 es en total entre 0,01 y 1,9.
Por ejemplo, la cantidad molar de la suma, expresada mediante los iones H3O+ generados, del al menos un ácido medianamente fuerte que forma el al menos un producto o productos de reacción del al menos un material que
50 contiene carbonato de calcio y/o el al menos un ácido débil que forma el al menos un producto o productos de reacción del al menos un material que contiene carbonato de calcio y el al menos un ácido fuerte que forma la al menos una sal de al menos un ácido fuerte en relación con la cantidad de moles de CaCO3 es en total entre 0,05 y 1, y con la mayor preferencia entre 0,5 y 1.
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Con respecto a la cantidad del al menos un producto o productos de reacción del al menos un material que contiene carbonato de calcio con al menos un ácido medianamente fuerte y/o con al menos un ácido débil en la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales debe observarse que la cantidad puede variar en un amplio intervalo. Sin embargo, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales comprende el al menos un producto o productos de reacción del al menos un material que contiene carbonato de calcio con al menos un ácido medianamente fuerte y/o con al menos un ácido débil en una cantidad desde 1 hasta 20% en peso, preferentemente desde 2 hasta 15% en peso, más preferentemente desde 3 hasta 12,5% en peso, y con la mayor preferencia desde 4 hasta 10% en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos.
De forma adicional o alternativa, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales puede comprender además hidróxido de aluminio y/o hidróxido de magnesio.
En una realización de la presente invención, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales comprende hidróxido de aluminio y/o hidróxido de magnesio en una cantidad desde 0,1 hasta 20% en peso, preferentemente desde 0,1 hasta 15% en peso, más preferentemente desde 1 hasta 12,5% en peso, y con la mayor preferencia desde 1 hasta 10% en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos.
La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales en un entorno de pH acídico de acuerdo con la presente invención comprende al menos un material que contiene carbonato de calcio tal como se definió con anterioridad y al menos una sal de al menos un ácido fuerte tal como se definió con anterioridad. El contenido en sólidos de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales es al menos 50% en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos.
De acuerdo con una realización preferida de la presente invención, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos posee un contenido en sólidos desde 50 hasta 82% en peso, preferentemente desde 55 hasta 82% en peso, más preferentemente desde 60 hasta 78% en peso y con la mayor preferencia desde 65 hasta 78% en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos.
La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de la invención no se congela a temperaturas de -5°C o incluso menores y, por lo tanto, presenta una viscosidad Brookfield ventajosa a una temperatura tan baja, en comparación con las suspensiones que se describieron en la técnica anterior. Por lo tanto se aprecia que la viscosidad Brookfield de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales a 100 rpm es ≤ 1.000 mPas a una temperatura de -5°C.
De acuerdo con la presente invención, la viscosidad Brookfield se mide después de 5 minutos de agitación mediante el uso de un viscosímetro Brookfield modelo RVT a una temperatura de aproximadamente -5°C y aproximadamente +23°C, y una velocidad de rotación de 100 rpm (revoluciones por minuto) con el husillo de disco apropiado Nº 1 a 5. Los valores de viscosidad notificados son los valores que detectó el instrumento después de 1 minuto de medición.
De acuerdo con una realización preferida de la presente invención, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales posee una viscosidad Brookfield a 100 rpm desde 25 hasta 1.000 mPas a una temperatura de -5°C, preferentemente desde 25 hasta 700 mPas a -5°C, más preferentemente desde 25 hasta 500 mPas a -5°C y con la mayor preferencia desde 50 hasta 300 mPas a -5°C.
En una realización preferida de la presente invención, la viscosidad Brookfield de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales medida a -5°C y a 100 rpm es igual a la viscosidad Brookfield de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales a +23°C y a 100 rpm.
Para los propósitos de la presente solicitud, la viscosidad Brookfield se considera igual si la viscosidad Brookfield a -5°C y +23°C y medidas al mismo tiempo a 100 rpm no difieren en más de 100 mPas, preferentemente en no más de 75 mPas y con la mayor preferencia en no más de 50 mPas.
Por ejemplo, la viscosidad Brookfield a 100 rpm de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales es ≤ 1.000 mPas a -5°C y a +23°C, preferentemente desde 25 hasta
1.000 mPas a -5°C y a +23°C, más preferentemente desde 25 hasta 700 mPas a -5°C y a +23°C, incluso más preferentemente desde 25 hasta 500 mPas a -5°C y a +23°C y con la mayor preferencia desde 50 hasta 300 mPas a -5°C y a +23°C.
Es un requerimiento adicional de la presente invención que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de
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pigmentos y/o material de relleno y/o minerales posea un pH de < 6 a +23°C. Preferentemente, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales posee un pH de < 6 a +23°C medido después de 24 horas tras la preparación de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales.
De acuerdo con una realización preferida de la presente invención, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos posee un pH de entre 4 y < 6 a +23°C, preferentemente un pH entre 4,5 y < 6 a +23°C y preferentemente un pH entre 5 y < 6 a +23°C. Preferentemente, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos posee un pH entre 4 y < 6 a +23°C, preferentemente un pH entre 4,5 y < 6 a +23°C y preferentemente un pH entre 5 y < 6 a +23°C medido después de 24 horas tras la preparación de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales.
La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales presenta especialmente una conductividad eléctrica baja a -5°C y a +23°C. Se prefiere que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales posea una conductividad entre 10 y 100 mS/cm a -5°C y a +23°C.
De acuerdo con una realización preferida de la presente invención, la conductividad de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales se encuentra entre 20 mS/cm y 100 mS/cm medida a -5°C y +23°C y preferentemente entre 30 mS/cm y 100 mS/cm medida a -5°C y a +23°C.
En una realización preferida de la presente invención, la conductividad de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales a -5°C es igual a la conductividad de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales a +23°C.
Para los propósitos de la presente solicitud, la conductividad se considera igual si la conductividad a -5°C y +23°C y medidas al mismo tiempo no difieren en más de 30 mS/cm, preferentemente en no más de 20 mS/cm y con la mayor preferencia en no más de 15 mS/cm.
En una realización de la presente invención, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos posee una densidad de carga positiva en un entorno de pH acídico, preferentemente a pH 5. Por ejemplo, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos posee una densidad de carga positiva de al menos +0,1 C/g a pH 5, preferentemente de al menos +0,5 C/g a pH 5, más preferentemente de al menos +1 C/g a pH 5 y con la mayor preferencia de al menos +1,5 C/g a pH 5.
Se aprecia que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales puede secarse a fin de obtener el material que contiene carbonato de calcio. El secado de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales puede obtenerse mediante cualquiera de los medios convencionales conocidos por el experto, por ejemplo, de forma térmica, por ejemplo, mediante una secadora por aspersión o un microondas o en un horno, o de forma mecánica, por ejemplo mediante la filtración o la disminución del contenido en agua.
Si la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales se seca, el contenido en agua del material que contiene carbonato de calcio obtenido se encuentra preferentemente por debajo del 5% en peso, más preferentemente por debajo del 4% en peso, incluso más preferentemente por debajo del 3% en peso y con la mayor preferencia por debajo del 2% en peso, basándose en el peso seco total del material que contiene carbonato de calcio. Por ejemplo, el contenido en agua del material que contiene carbonato de calcio obtenido se encuentra por debajo del 1% en peso o por debajo del 0,5% en peso, basándose en el peso seco total del material que contiene carbonato de calcio.
En vista de las propiedades ventajosas de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales, especialmente las propiedades mecánicas excepcionales expresadas mediante una viscosidad Brookfield a 100 rpm de ≤ 1.000 mPas a una temperatura de -5°C y estabilidad en un entorno de pH acídico, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de la invención es apropiada en una amplia variedad de aplicaciones.
En vista de los muy buenos resultados en relación con las propiedades mecánicas y ópticas de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales, tal como se definió con anterioridad, un aspecto adicional de la presente invención es el uso de dicha suspensión acuosa con alto contenido en sólidos y/o el material que contiene carbonato de calcio obtenido mediante el secado de dicha suspensión acuosa con alto contenido en sólidos en la elaboración del papel, el estucado de papel, y aplicaciones plásticas, agrícolas y/o de pintura. En una realización de la presente invención, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales y/o el material que contiene carbonato de calcio obtenido mediante el secado de dicha suspensión acuosa con alto contenido en sólidos se utiliza como un soporte para la impresión
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digital, la impresión preferida de chorro de tinta, o para la impresión flexográfica, de rotograbado y/u offset, más preferentemente para la impresión de tinta negra en la impresión de chorro de tinta.
De acuerdo con un aspecto adicional de la presente invención, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales y/o el material que contiene carbonato de calcio obtenido mediante el secado de dicha suspensión acuosa con alto contenido en sólidos puede utilizarse como un material de relleno en el papel.
De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona una formulación de baño de estucado que comprende la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales y/o el material que contiene carbonato de calcio obtenido mediante el secado de dicha suspensión acuosa con alto contenido en sólidos.
Se prefiere que la formulación de baño de estucado comprenda la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales, tal como se definió con anterioridad, y/o el material que contiene carbonato de calcio obtenido mediante el secado de dicha suspensión acuosa con alto contenido en sólidos, tal como se definió con anterioridad y un aglutinante natural y/o sintético.
De acuerdo con una realización preferida de la presente invención, el aglutinante natural y/o sintético consiste en estireno-butadieno, estireno-acrilato, poli(acetato de vinilo), poli(alcohol vinílico), almidón o sus mezclas. Preferentemente, el aglutinante natural y/o sintético contiene o consiste en poli(alcohol vinílico).
Si el aglutinante natural y/o sintético comprende una mezcla de al menos dos aglutinantes naturales y/o sintéticos, un aglutinante es preferentemente poli(alcohol vinílico) o poli(acetato de vinilo) y un aglutinante adicional es almidón y/o carboximetilcelulosa.
Con respecto a la cantidad de aglutinante natural y/o sintético en la formulación de baño de estucado que comprende la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales y/o el material que contiene carbonato de calcio obtenido mediante el secado de dicha suspensión acuosa con alto contenido en sólidos, debe observarse que la cantidad puede variar en un amplio intervalo siempre que se alcance una capacidad de unión suficiente. Sin embargo, se prefiere que la formulación de baño de estucado comprenda el aglutinante natural y/o sintético en una cantidad entre 2,5 y 20% en peso y preferentemente entre 5 y 17% en peso, basándose en el peso seco total de la formulación de baño de estucado.
En particular, debe observarse que las propiedades ventajosas antes mencionadas de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales no se obtienen si el al menos un material que contiene carbonato de calcio, tal como se definió con anterioridad, se pone en contacto con cloruro de calcio. En consecuencia, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales puede obtenerse preferentemente mediante el método para producir una suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales que se describe a continuación.
De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona un método para producir una composición acuosa que contiene carbonato de calcio, que comprende los pasos de
a)proporcionar una suspensión acuosa que comprende al menos un material que contiene carbonato de
calcio, en donde el material que contiene carbonato de calcio posee una densidad de carga entre +2 y
-2 C/g apH 9,
b)proporcionar
i) al menos un ácido fuerte seleccionado del grupo que consiste en ácidos que poseen un valor de pKa menor o igual a cero a +23°C y/o
ii) al menos una sal de al menos un ácido fuerte, en donde el al menos un ácido fuerte que
forma la al menos una sal de al menos un ácido fuerte se selecciona del grupo que
consiste en ácidos que poseen un valor de pKa menor o igual a cero a +23°C
c) añadir el al menos un ácido fuerte y/o la al menos una sal de al menos un ácido fuerte del paso b) a la suspensión acuosa que comprende al menos un material que contiene carbonato de calcio del paso a),
d)opcionalmente, moler la suspensión acuosa que comprende al menos un material que contiene carbonato de calcio del paso a) antes y/o durante y/o después del paso c),
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en donde la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos después del paso c) y/o d) posee
i) un contenido en sólidos de al menos 50% en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos,
ii) una viscosidad Brookfield a 100 rpm de ≤ 1.000 mPas a una temperatura de -5°C,
iii)un pH de < 6 a +23°C, y
iv) una conductividad de entre 10 y 100 mS/cm a -5°C y a +23°C, y en donde la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos comprende la al menos una sal de al menos un ácido fuerte en una cantidad desde 1 hasta 20% en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos.
En una realización preferida de la presente invención, el método además comprende el paso e) de proporcionar al menos un ácido medianamente fuerte seleccionado del grupo que consiste en ácidos que poseen un valor de pKa de entre 0 y 2,5 a +23°C, preferentemente el al menos un ácido medianamente fuerte se selecciona entre H2SO3,
,ácidooxálicoysusmezclas,y/oalmenosunácidodébilseleccionadodelgrupoqueconsisteen4PO3,H
־4HSO
ácidos que poseen un valor de pKa de entre >2,5 y 6,0 a +23°C, preferentemente el al menos un ácido débil se selecciona entre ácido cítrico y/o ácido tartárico.
Si la presente invención comprende el paso e) de proporcionar al menos un ácido medianamente fuerte y/o al menos un ácido débil, el método preferentemente además comprende el paso f) de contactar la suspensión acuosa que comprende al menos un material que contiene carbonato de calcio del paso a) con al menos un ácido medianamente fuerte y/o al menos un ácido débil durante y/o después del paso c), y/o durante y/o después del paso opcional d).
La adición del al menos un ácido fuerte y/o la al menos una sal de al menos un ácido fuerte a la suspensión acuosa que comprende un material que contiene carbonato de calcio del paso c) y el contacto opcional de la suspensión acuosa que comprende un material que contiene carbonato de calcio del paso f) puede obtenerse mediante todo medio convencional conocido por el experto. Preferentemente, la adición y/o el contacto se lleva(n) a cabo bajo condiciones de mezcla y/u homogeneización y/o división de partículas. El experto adaptará estas condiciones de mezcla y/u homogeneización y/o división de partículas tales como la velocidad de mezcla, división y temperatura de acuerdo con este equipo de procedimiento.
Por ejemplo, la mezcla y homogeneización pueden ocurrir por medio de un mezclador de reja como, por ejemplo, ya se describió con anterioridad.
Es un requerimiento específico del presente método que la suspensión acuosa que comprende un material que contiene carbonato de calcio se proporcione primero de manera que el al menos un ácido fuerte y/o la al menos una sal de al menos un ácido fuerte se añada a la suspensión acuosa que comprende un material que contiene carbonato de calcio. En consecuencia, se aprecia que el paso de método c) se lleva a cabo porque el al menos un ácido fuerte y/o la al menos una sal de al menos un ácido fuerte se dosifica en la suspensión acuosa que comprende un material que contiene carbonato de calcio.
De acuerdo con una realización de la presente invención, la suspensión acuosa que comprende un material que contiene carbonato de calcio del paso a) se muele en el paso de método opcional d). Si el material que contiene carbonato de calcio que es parte de la suspensión acuosa del paso a) comprende partículas de carbonato de calcio molido, la suspensión acuosa del paso a) preferentemente se muele en húmedo en el paso de método opcional d).
En una realización de la presente invención, la suspensión acuosa del paso a) comprende un material que contiene carbonato de calcio que comprende partículas de carbonato de calcio molido que se obtiene mediante la molienda, preferentemente molienda en húmedo de un material que contiene carbonato de calcio en el paso de método d) y el paso de método c) y el paso de método opcional f) se llevan a cabo en forma independiente antes y/o durante y/o después de la molienda, preferentemente molienda en húmedo, del material que contiene carbonato de calcio en el paso de método d). Preferentemente, el paso de método c) y el paso de método opcional f) se llevan a cabo después de la molienda, preferentemente molienda en húmedo, del material que contiene carbonato de calcio de la suspensión en el paso de método d).
El paso c) y/o paso d) y/o paso f) del método puede(n) llevarse a cabo a una temperatura de entre -5°C y +99°C, preferentemente entre +20°C y +85°C y con la mayor preferencia entre +20°C y +50°C y con la mayor preferencia entre +50°C y +85°C.
De acuerdo con una realización de la presente invención, el paso c) y/o paso d) y/o paso f) del método puede(n) llevarse a cabo durante al menos 1 s, preferentemente durante al menos 1 min, por ejemplo, durante al menos 15
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min, 30 min, 1 hora, 2 horas, 4 horas, 6 horas, 8 horas o 10 horas.
Se prefiere que la adición del al menos un ácido fuerte y/o la al menos una sal de al menos un ácido fuerte del paso b) a la suspensión acuosa que comprende al menos un material que contiene carbonato de calcio del paso a) de acuerdo con el paso de método c) se lleve a cabo después del paso de método opcional d). En consecuencia, el paso de método c) se lleva a cabo después del paso de método opcional d).
Si el paso de método opcional f) se lleva a cabo, se prefiere que el contacto de la suspensión acuosa que comprende el material que contiene carbonato de calcio del paso a) con al menos un ácido medianamente fuerte y/o al menos un ácido débil del paso e) se lleve a cabo después de la adición del al menos un ácido fuerte y/o la al menos una sal de al menos un ácido fuerte del paso b) a la suspensión acuosa que comprende al menos un material que contiene carbonato de calcio del paso a) de acuerdo con el paso de método c). En consecuencia, el paso de método opcional f) se lleva a cabo después del paso de método c).
De acuerdo con una realización de la presente invención, la suspensión acuosa que comprende un material que contiene carbonato de calcio del paso a) se pone en contacto con aditivos adicionales conocidos por el experto. Por ejemplo, la suspensión acuosa que comprende un material que contiene carbonato de calcio del paso a) además se pone en contacto con hidróxido de aluminio y/o hidróxido de magnesio, preferentemente en forma de un producto seco o suspensión.
Preferentemente, el contacto de la suspensión acuosa que comprende un material que contiene carbonato de calcio del paso a) con el al menos un aditivo adicional se lleva a cabo antes y/o durante y/o después del paso c) y/o antes y/o durante y/o después del paso opcional d) y/o antes y/o durante y/o después del paso opcional f). Preferentemente, el contacto de la suspensión acuosa que comprende un material que contiene carbonato de calcio del paso a) con al menos un aditivo adicional se lleva a cabo después del paso c) y/o después del paso opcional d) y/o después del paso opcional f).
La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales obtenida de acuerdo con el método de la invención que se describió con anterioridad, puede concentrarse con cualquier método conocido en la técnica de acuerdo con el paso de método g), el cual es apropiado para disminuir el contenido en agua de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales obtenida. La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales puede concentrarse en el paso de método g), por ejemplo, de forma térmica o mecánica para disminuir el contenido en agua. Por ejemplo, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos puede concentrarse de manera que el contenido en sólidos en la suspensión acuosa obtenida sea al menos 60% en peso, preferentemente 65% en peso, más preferentemente 70% en peso y con la mayor preferencia 75% en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos obtenida.
La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales obtenida de acuerdo con el método de la invención que se describió con anterioridad puede secarse con cualquier método apropiado conocido en la técnica de manera que se obtenga un material que contiene carbonato de calcio. La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales puede secarse, por ejemplo, de forma térmica, por ejemplo, mediante una secadora por aspersión o un microondas o en un horno, o de forma mecánica, por ejemplo mediante filtración.
La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de la invención puede mezclarse con agua para obtener una suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales diluida de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de la invención.
El alcance e interés de la invención se entenderá mejor en base a los siguientes ejemplos, que pretenden ilustrar ciertas realizaciones de la invención y no son limitativos.
Ejemplos
1. Métodos de medición
Medición del pH
El pH se mide a +23°C mediante un pH-metro Mettler Toledo Seven Easy y un electrodo de pH Mettler Toledo InLab® Expert Pro. Primero se realiza una calibración de tres puntos (de acuerdo con el método de segmento) del instrumento mediante el uso de soluciones tampón disponibles en el mercado que poseen valores de pH de 4, 7 y 10 a +20°C (de Aldrich). Los valores de pH informados son los valores del punto final detectados mediante el instrumento (el punto final es cuando la señal medida difiere en menos de 0,1 mV del promedio durante los últimos 6
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segundos).
Viscosidad Brookfield
La viscosidad Brookfield se midió mediante el uso de un viscosímetro Brookfield modelo RVT a una temperatura de +23°C y -5°C, y una velocidad de rotación de 100 rpm (revoluciones por minuto) con el husillo de disco apropiado desde el Nº 1 a 5. Los valores de viscosidad informados son valores que detectó el instrumento después de 1 minuto de medición. Antes de medir la viscosidad Brookfield, se agitó la suspensión durante 5 minutos mediante el uso de un aparato de disolución de laboratorio Pendraulik, 0,25 – 2,5 kW, que puede ajustarse mecánicamente hasta 8400 rpm con un agitador de disco dentado apropiado.
Medición de la conductividad eléctrica
La conductividad de una suspensión se midió a -5°C y +23°C mediante instrumentos Mettler Toledo Seven Multi equipados con la unidad de expansión de conductividad Mettler Toledo correspondiente y una sonda de conductividad Mettler Toledo InLab® 730, directamente tras la agitación de esta suspensión a 1.500 rpm mediante el uso de un agitador de disco dentado Pendraulik.
El instrumento primero se calibró en el intervalo de conductividad correspondiente mediante el uso de soluciones de calibración de la conductividad de Mettler Toledo disponibles en el mercado. La influencia de la temperatura sobre la conductividad se corrigió de forma automática mediante el modo de corrección lineal.
Se informan las conductividades medidas para la temperatura de referencia de +23°C. Los valores de conductividad informados son los valores del punto final detectados mediante el instrumento (el punto final es cuando la conductividad medida difiere en menos del 0,4% del promedio durante los últimos 6 segundos).
Distribución del tamaño de partícula (% en masa de partículas con un diámetro < X) y mediana del diámetro de grano en peso (d50) del material particulado
La mediana del diámetro de grano en peso y la distribución en masa del diámetro de grano de un material particulado se determinaron mediante el método de sedimentación, es decir, un análisis del comportamiento de sedimentación en un campo gravimétrico. La medición se realizó con un instrumento SedigraphTM 5120.
El método y el instrumento son conocidos por el experto y se utilizan comúnmente para determinar el tamaño de grano de los materiales de relleno y los pigmentos. Las mezclas se diluyeron de forma previa hasta alcanzar la concentración correcta mediante el uso de agua desionizada pero sin aditivos adicionales como los dispersantes que se añaden habitualmente como polifosfato o poliacrilato, y se dispersaron mediante el uso de un agitador de alta velocidad y de ultrasonidos.
Sólidos en peso (% en peso) de un material en suspensión
Los sólidos en peso se determinaron mediante la división del peso del material sólido entre el peso total de la suspensión acuosa. El contenido en sólidos en peso se determinó a +160°C mediante el uso de un analizador de humedad MJ 33, Mettler Toledo.
Medición de la superficie específica (BET)
El área de superficie específica (en m2/g) del material de relleno mineral se determinó mediante el uso del método BET, el cual es muy conocido por el experto (norma ISO 9277:1995). El área de superficie específica (en m2/g) del material de relleno mineral se obtuvo luego mediante la multiplicación del área de superficie específica y la masa (en g) del material de relleno mineral. El método y el instrumento son conocidos por el experto y se utilizan comúnmente para determinar la superficie específica de los materiales de relleno y los pigmentos.
Carga específica (C/g)
La demanda polimérica catiónica que se necesita para obtener un valor de carga de cero se midió mediante el uso del titulador Mettler DL 77 y el detector Mütec PCD-02 por medio del método de titulación catiónica. El reactivo catiónico era N/200 (0,005 N) metilglicol-quitosano (quitosano), y el reactivo aniónico era N/400 (0,0025 N) polivinilsulfato de K (KPVS), ambos comercializados por WAKO Chemicals GmbH.
De ser necesario, la muestra se ajustó a pH 8,0 +/-0,1 con NaOH (0,1 M) de forma previa a la medición.
Dado que la experiencia demostró que la primera titulación no es correcta, primero se prepararon 10 ml de agua en
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el detector seguido de la adición de 0,5 ml de KPVS. Después de eso, se realizó la titulación con quitosano hasta que volvió a un poco después del punto de equivalencia. De forma posterior, comenzaron las mediciones. Se utilizaron entre 0,5 y 2,0 ml de reactivo 0,005 molar durante la titulación para obtener valores reproducibles.
A fin de evitar la sedimentación rápida, la muestra se extrajo bajo agitación, mediante una jeringa tarada. El contenido de la jeringa luego se enjuagó en el recipiente de muestra por medio de agua destilada. Después de eso, el detector se llenó con agua destilada hasta el borde inferior y se insertó el émbolo cuidadosamente. De forma posterior, la solución de titulación catiónica se colocó en el memotitulador y la parte superior de la bureta se fijó al detector, asegurando que no entrase en contacto con el detector o el líquido. Después de cada titulación, se verificó el desarrollo de la titulación con la ayuda de la curva de titulación.
Cálculo de la carga electroquímica:
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en donde K = + 1.000
V: Consumo de quitosano [ml]
c: Concentración de quitosano [mol/l]
t: Factor de titulación de quitosano
E: Cantidad pesada [g]
F: Sólidos en fracción en masa [g/g]
z: Valencia (número de equivalencia)
El valor de carga obtenido de µVal/g se convirtió en C/g mediante la multiplicación con la constante Faraday, de la siguiente manera:
[C/g] = [µVal/g] · 0,096485
Densidad óptica
La densidad óptica es una dimensión para el grosor de la capa de baño sobre el sustrato. Los valores de densidad óptica se calculan basándose en la medición espectral, por lo tanto, pueden ocurrir leves diferencias con respecto a la medición con un densitómetro. El cálculo se realiza de acuerdo con la norma DIN 16536-2.
2. Ejemplos
A. Suspensiones que comprenden material que contiene carbonato de calcio
Los detalles con respecto a las suspensiones que comprenden material que contiene carbonato de calcio, tal como se utiliza en la sección de ejemplos, se describen a continuación:
Suspensión 1
Un carbonato de calcio natural (mármol) de origen italiano se obtiene primero mediante la molienda autógena seca de rocas de carbonato de calcio de 10 a 300 mm a una finura que corresponde a un valor de d50 entre 42 y 48 µm, y de forma posterior la molienda húmeda de este producto molido seco a +30 a +35°C en agua en un molino de atrición vertical de 1,4 litros (Dynomill) a un contenido en sólidos en peso de aproximadamente 75% en peso, basándose en el peso total de la suspensión, hasta que 90% en peso de las partículas posean un diámetro de < 2 µm, 16% en peso posean un diámetro de < 0,2 µm y se alcance un valor de d50 de 0,9 µm mediante el uso de 0,82% en peso con respecto al CaCO3 seco de un polímero tipo peine que posee una carga específica de -49 C/g medida a pH 5,9 y -69 C/g medida a pH 8 y una viscosidad intrínseca de 30,3 ml/g (MelPers® 2450, disponible de BASF, Alemania). La densidad de carga del material que contiene carbonato de calcio en la suspensión era de -0,3 C/g a pH 9. Se determinó que la superficie específica (BET) era de 10,9 m2/g.
Suspensión 2
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Un carbonato de calcio natural (mármol) de origen italiano se obtiene primero mediante la molienda autógena seca de rocas de carbonato de calcio de 10 a 300 mm a una finura que corresponde a un valor de d50 entre 42 a 48 µm, y de forma posterior la molienda húmeda de este producto molido seco a +30 a +35°C en agua en un molino de atrición vertical de 1,4 litros (Dynomill) a un contenido en sólidos en peso de aproximadamente 75,9% en peso, basándose en el peso total de la suspensión, hasta que 90% en peso de las partículas posean un diámetro de < 2 µm, 12% en peso posean un diámetro de < 0,2 µm y se alcance un valor de d50 de 0,9 µm mediante el uso de 1,44% en peso con respecto al CaCO3 seco de un polímero tipo peine que posee una carga específica de -92 C/g medida a pH 8 y una viscosidad intrínseca de 12,5 ml/g (MelPers® 4343, disponible de BASF, Alemania). La densidad de carga del material que contiene carbonato de calcio en la suspensión era de -0,75 C/g a pH 9. Se determinó que la superficie específica (BET) era de 10,5 m2/g.
Suspensión 3
Un carbonato de calcio natural (mármol) de origen italiano se obtiene primero mediante la molienda autógena seca de rocas de carbonato de calcio de 10 a 300 mm a una finura que corresponde a un valor de d50 entre 42 a 48 µm, y de forma posterior la molienda húmeda de este producto molido seco a +30 a +35°C en agua en un molino de atrición vertical de 1,4 litros (Dynomill) a un contenido en sólidos en peso de aproximadamente 76% en peso, basándose en el peso total de la suspensión, hasta que 92% en peso de las partículas posean un diámetro de < 2 µm, 18% en peso posean un diámetro de < 0,2 µm y se alcance un valor de d50 de 0,75 µm mediante el uso de 1,1% en peso con respecto al CaCO3 seco de un polímero tipo peine que posee una carga específica de -49 C/g medida a pH 5,9 y -69 C/g medida a pH 8 y una viscosidad intrínseca de 30,3 ml/g (MelPers® 2450, disponible de BASF, Alemania). La densidad de carga del material que contiene carbonato de calcio en la suspensión era de -0,4 C/g a pH 9. Se midió que la conductividad de la suspensión era de 510 µS/cm, mientras que el pH de la suspensión era de 7,9 a +23°C. Se determinó que la superficie específica (BET) era de 11,9 m2/g.
Ejemplo 1 (Ejemplo Comparativo)
Este ejemplo ilustra la técnica anterior y se refiere al procesamiento de una suspensión que comprende un material que contiene carbonato de calcio en combinación con una solución que comprende una sal de calcio del ácido clorhídrico. En particular, el material que contiene carbonato de calcio se añade a la solución que comprende una sal de calcio del ácido clorhídrico.
Se disolvieron 30 g de CaCl2 (Fluka) en 70 ml de agua destilada. La solución obtenida tenía un pH de 8,6 a +23°C. En esta solución, se dispersaron 30 g de CaCO3 (Fluka) bajo agitación para formar una suspensión de CaCO3 en una solución de CaCl2. La suspensión obtenida tenía un pH de 8,6 a +23°C. En esta suspensión se dosificaron bajo agitación 0,4 g de Melpers 4343 (disponible de BASF, Alemania), en forma de una solución al 50% en peso (BASF), basándose en el peso total de la solución, que corresponde al 0,66% en peso con respecto al CaCO3 en la suspensión. La suspensión obtenida tenía un pH de 8,6 a +23°C después de 1 hora.
Tal como puede comprobarse a partir de los detalles con respecto al pH medido, no se observó ningún descenso de pH hasta por debajo de 6 a +23°C.
Ejemplo 2 (Ejemplo Comparativo)
Este ejemplo ilustra la técnica anterior y se refiere al procesamiento de una suspensión que comprende un material que contiene carbonato de calcio en combinación con una solución que comprende una sal de calcio del ácido clorhídrico. En particular, el material que contiene carbonato de calcio se añade a la solución que comprende una sal de calcio del ácido clorhídrico.
Se disolvieron 20 g de CaCl2 (Fluka) en 60 ml de agua destilada en presencia de 2,1 g de Melpers 4343 (disponible de BASF, Alemania), en forma de una solución al 50% en peso (BASF), basándose en el peso total de la solución, y a una temperatura de +50°C. La solución obtenida tenía un pH de 7,7 a +23°C. En esta solución, se dispersaron 100 g de CaCO3 (Fluka) bajo agitación a aproximadamente 35°C para formar una suspensión de CaCO3 en una solución de CaCl2. La suspensión obtenida tenía un pH de 7,3 a +23°C después de 1 hora.
Tal como puede comprobarse a partir de los detalles con respecto al pH medido, no se observó ningún descenso de pH hasta por debajo de 6 a +23°C.
Ejemplo 3 (Ejemplo de la Invención)
Este ejemplo ilustra la invención y se refiere al procesamiento de una suspensión que comprende un material que
50 contiene carbonato de calcio con alto contenido en materia seca en combinación con ácido clorhídrico como ácido fuerte. En particular, el ácido clorhídrico se añade al material que contiene carbonato de calcio.
10
15
20
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598 g del 75% en peso de la suspensión 1 se colocaron en un vaso de precipitados de vidrio agitado de 1 litro y se calentaron bajo agitación hasta +70°C. A esta suspensión se añadió ácido clorhídrico gota a gota como una solución al 10% en peso. El objetivo era añadir 164 g de la solución de ácido clorhídrico en 45 minutos. La suspensión acuosa obtenida tenía un contenido en sólidos del 59,1% en peso, basándose en el peso total de la suspensión.
Los detalles con respecto a las viscosidades Brookfield medidas (determinadas a -5°C y +23°C y 100 rpm), pH a +23°C y la conductividad pueden tomarse de la Tabla 1.
Tabla 1
-5°C
+23°C
Viscosidad Brookfield después de 1 hora [mPas]
35
Viscosidad Brookfield después de 1 día [mPas]
65
pH después de 1 hora
5,4
pH después de 1 día
5,57
pH después de 3 días
5,58
pH después de 6 días
5,94
Conductividad después de 6 días [mS/cm]
42,1 53,0
A partir de la Tabla 1 puede comprobarse que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de la invención que comprende un material que contiene carbonato de calcio muestra un descenso inesperado del pH hasta por debajo de 6 en comparación con las suspensiones de la técnica anterior de los Ejemplos 1 y 2 y presenta una baja viscosidad a -5°C así como también una buena estabilidad en un entorno acídico durante más de 24 horas.
Ejemplo 4 (Ejemplo de la Invención)
Este ejemplo ilustra la invención y se refiere al procesamiento de una suspensión que comprende un material que contiene carbonato de calcio con alto contenido en materia seca en combinación con ácido clorhídrico como ácido fuerte. En particular, el ácido clorhídrico se añade al material que contiene carbonato de calcio.
610 g del 75,9% en peso de la suspensión 3 se colocaron en un vaso de precipitados de vidrio agitado de 1 litro y se calentaron bajo agitación hasta +75°C.
A esta suspensión se añadió ácido clorhídrico gota a gota en forma de una solución al 10% en peso. El objetivo era añadir 164 g de la solución de ácido clorhídrico en 45 minutos. La suspensión acuosa obtenida tenía un contenido en sólidos del 59,3% en peso, basándose en el peso total de la suspensión (suspensión 4).
Los detalles con respecto a las viscosidades Brookfield medidas (determinadas a -5°C y +23°C y 100 rpm), pH a +23°C y la conductividad pueden tomarse de la Tabla 2.
Tabla 2
-5°C
+23°C
Viscosidad Brookfield después de 6 días [mPas]
65 70
pH después de 1 hora
5,13
pH después de 2 días
5,42
pH después de 3 días
5,41
pH después de 6 días
5,70
Conductividad después de 6 días [mS/cm]
44,9 53,0
A partir de la Tabla 2 puede comprobarse que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de la invención que comprende un material que contiene carbonato de calcio muestra un descenso inesperado del pH hasta por debajo de 6 en comparación con las suspensiones de la técnica anterior de los Ejemplos 1 y 2 y presenta una baja viscosidad a -5°C así como también una buena estabilidad en un entorno acídico durante más de 24 horas.
Ejemplo 5 (Ejemplo de la Invención)
Este ejemplo ilustra la invención y se refiere al procesamiento de una suspensión que comprende un material que contiene carbonato de calcio con alto contenido en materia seca en combinación con ácido clorhídrico como ácido fuerte. En particular, el ácido clorhídrico se añade al material que contiene carbonato de calcio.
598 g del 75% en peso de la suspensión 1 se colocaron en un vaso de precipitados de vidrio agitado de 1 litro y se calentaron bajo agitación hasta +80°C. A esta suspensión se añadió ácido clorhídrico gota a gota como una solución
5
10
15
20
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al 37% en peso. El objetivo era añadir 12,7 g de la solución de ácido clorhídrico en 45 minutos. La suspensión acuosa obtenida tenía un contenido en sólidos del 67,4% en peso, basándose en el peso total de la suspensión.
Los detalles con respecto a las viscosidades Brookfield medidas (determinadas a -5°C y +23°C y 100 rpm), pH a +23°C y la conductividad pueden tomarse de la Tabla 3.
Tabla 3
-5°C
+23°C
Viscosidad Brookfield después de 1 hora [mPas]
60
Viscosidad Brookfield después de 6 días [mPas]
85
pH después de 1 hora
4,6
pH después de 2 días
4,78
pH después de 6 días
5,22
Conductividad después de 6 días [mS/cm]
89,7 80,0
A partir de la Tabla 3 puede comprobarse que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de la invención que comprende un material que contiene carbonato de calcio muestra un descenso inesperado del pH hasta por debajo de 6 en comparación con las suspensiones de la técnica anterior de los Ejemplos 1 y 2 y presenta una baja viscosidad a -5°C así como también una buena estabilidad en un entorno acídico durante más de 24 horas.
Ejemplo 6 (Ejemplo de la Invención)
Este ejemplo ilustra la invención y se refiere al procesamiento de una suspensión que comprende un material que contiene carbonato de calcio con alto contenido en materia seca en combinación con ácido nítrico como ácido fuerte. En particular, el ácido nítrico se añade al material que contiene carbonato de calcio.
598 g del 75% en peso de la suspensión 1 se colocaron en un vaso de precipitados de vidrio agitado de 1 litro y se calentaron bajo agitación hasta +60°C. A esta suspensión se añadió ácido nítrico gota a gota como una solución al 65% en peso. El objetivo era añadir 46,8 g de la solución de ácido nítrico en 45 minutos. La suspensión acuosa obtenida tenía un contenido en sólidos del 74,4% en peso, basándose en el peso total de la suspensión.
Los detalles con respecto a las viscosidades Brookfield medidas (determinadas a -5°C y +23°C y 100 rpm), pH a +23°C y la conductividad pueden tomarse de la Tabla 4.
Tabla 4
-5°C
+23°C
Viscosidad Brookfield después de 1 hora [mPas]
60
Viscosidad Brookfield después de 6 días [mPas]
125
pH después de 1 hora
5,7
pH después de 1 día
5,7
pH después de 2 días
5,79
Conductividad después de 6 días [mS/cm]
35,1 38,4
A partir de la Tabla 4 puede comprobarse que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de la invención que comprende un material que contiene carbonato de calcio muestra un descenso inesperado del pH hasta por debajo de 6 en comparación con las suspensiones de la técnica anterior de los Ejemplos 1 y 2 y presenta una baja viscosidad a -5°C así como también una buena estabilidad en un entorno acídico durante más de 24 horas.
Ejemplo 7 (Ejemplo de la Invención)
Este ejemplo ilustra la invención y se refiere al procesamiento de una suspensión que comprende un material que contiene carbonato de calcio con alto contenido en materia seca en combinación con ácido clorhídrico como ácido fuerte. En particular, el ácido clorhídrico se añade al material que contiene carbonato de calcio.
1064 g del 75% en peso de la suspensión 1 se colocaron en un vaso de precipitados de vidrio agitado de 1 litro y se agitaron. La viscosidad Brookfield de la suspensión era de 60 mPas medida a 100 rpm y +23°C. A esta suspensión se añadió ácido clorhídrico gota a gota a 20°C como una solución al 32% en peso. El objetivo era añadir 182,5 g de la solución de ácido clorhídrico en 45 minutos. La suspensión acuosa obtenida tenía un contenido en sólidos del 68,2% en peso, basándose en el peso total de la suspensión.
La viscosidad Brookfield de la suspensión era de 60 mPas medida a 100 rpm y +23°C, el pH a +23°C era de 4,45
5
10
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medido 1 hora después de la preparación de la suspensión. 1 hora después de la preparación de la suspensión, la suspensión se almacenó a +80°C durante 6 horas y se enfrió nuevamente a +23°C.
Los detalles con respecto a las viscosidades Brookfield medidas (determinadas a -5°C y +23°C y 100 rpm), pH a +23°C y la conductividad pueden tomarse de la Tabla 5.
Tabla 5
-10°C
-5°C +5°C +23°C
Viscosidad Brookfield después de 3 días [mPas]
107 106 96
Viscosidad Brookfield después de 6 días [mPas]
80
pH después de 1 día
5,95
pH después de 6 días
5,18
Conductividad después de 6 días [mS/cm]
91,4 81,7
A partir de la Tabla 5 puede comprobarse que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de la invención que comprende un material que contiene carbonato de calcio muestra un descenso inesperado del pH hasta por debajo de 6 en comparación con las suspensiones de la técnica anterior de los Ejemplos 1 y 2 y presenta una baja viscosidad a -5°C así como también una buena estabilidad en un entorno acídico durante más de 24 horas.
Ejemplo 8 (Ejemplo de la Invención)
Este ejemplo ilustra la invención y se refiere al procesamiento de la suspensión que comprende un material que contiene carbonato de calcio con alto contenido en materia seca en combinación con ácido nítrico como ácido fuerte y una sal de un ácido fuerte. En particular, el ácido nítrico se añade al material que contiene carbonato de calcio.
598 g del 75% en peso de la suspensión 1 se colocaron en un vaso de precipitados de vidrio agitado de 1 litro y se calentaron bajo agitación hasta +70°C. A esta suspensión se añadió ácido nítrico gota a gota como una solución al 65% en peso. El objetivo era añadir 46,8 g de la solución de ácido nítrico en 45 minutos. La suspensión acuosa obtenida se enfrió hasta +20°C y se añadieron 23,4 g de cloruro de litio a la suspensión bajo agitación. La suspensión acuosa obtenida tenía un contenido en sólidos del 75,9% en peso, basándose en el peso total de la suspensión.
Los detalles con respecto a las viscosidades Brookfield medidas (determinadas a -5°C y +23°C y 100 rpm), pH a +23°C y la conductividad pueden tomarse de la Tabla 6.
Tabla 6
-6°C
-1°C +23°C
Viscosidad Brookfield después de 1 hora [mPas]
90
Viscosidad Brookfield después de 1 día [mPas]
152 93
Viscosidad Brookfield después de 2 días [mPas]
97
pH después de 1 día
5,5 5,6
Conductividad después de 6 días [mS/cm]
53,1 56,4
A partir de la Tabla 6 puede comprobarse que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de la invención que comprende un material que contiene carbonato de calcio muestra un descenso inesperado del pH hasta por debajo de 6 en comparación con las suspensiones de la técnica anterior de los Ejemplos 1 y 2 y presenta una baja viscosidad a -5°C así como también una buena estabilidad en un entorno acídico durante más de 24 horas.
Ejemplo 9 (Ejemplo de la Invención)
Este ejemplo ilustra la invención y se refiere al procesamiento de una suspensión que comprende un material que contiene carbonato de calcio con alto contenido en materia seca en combinación con ácido clorhídrico como ácido fuerte y un ácido medianamente fuerte. En particular, el ácido clorhídrico se añade al material que contiene carbonato de calcio.
717 g del 59,3% en peso de la suspensión 4, obtenida en el Ejemplo 4, se colocaron en un matraz de vidrio de 500 ml. A esta suspensión se dosificó lentamente ácido fosfórico bajo agitación como una solución al 85% en peso a +23°C durante un período de 20 min. La suspensión acuosa obtenida tenía un contenido en sólidos del 59,0% en peso, basándose en el peso total de la suspensión (suspensión 5).
Los detalles con respecto a las viscosidades Brookfield medidas (determinadas a -5°C y +23°C y 100 rpm), pH a
5
10
15
20
25
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+23°C y la conductividad pueden tomarse de la Tabla 7. Tabla 7
-5°C
+23°C
Viscosidad Brookfield después de 1 hora [mPas]
75
Viscosidad Brookfield después de 4 días [mPas]
62 65
pH después de 1 hora
4,8
pH después de 1 día
5,5
pH después de 4 días
5,97 5,7
pH después de 3 semanas
5,5
pH después de 6 semanas
5,4
Conductividad después de 4 días [mS/cm]
52,4 47,7
A partir de la Tabla 7 puede comprobarse que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de la invención que comprende un material que contiene carbonato de calcio y un ácido medianamente fuerte como aditivo muestra un descenso inesperado del pH hasta por debajo de 6 en comparación con las suspensiones de la técnica anterior de los Ejemplos 1 y 2 y presenta una baja viscosidad a -5°C así como también una buena estabilidad en un entorno acídico durante más de 24 horas.
Ejemplo 10 (Ejemplo de la Invención)
Este ejemplo ilustra la invención y se refiere a la aplicación de la suspensión 5 obtenida en el Ejemplo 9, como baño de estucado en la aplicación de chorro de tinta.
Se preparó una solución de poli(alcohol vinílico) (1) mediante la disolución de 3 g de PVA BP 05 A (proveedor, Chang Chun Petrochemical Co., Ltd, 301 Songkiang Road, 7th Fl., Taipei, Taiwán, 10477) en 15 g de agua desionizada a +90°C en 20 minutos bajo agitación.
100 g de la suspensión acuosa 5, obtenida en el Ejemplo 9, se mezclaron bajo agitación con 18 g de la solución de PVA (1). El baño de estucado obtenido tenía un contenido en sólidos del 55% en peso, basándose en el peso total del baño de estucado.
El baño de estucado obtenido se aplicó en papel de oficina de 80 g/m2 “Centro Pro” hochweiss, holzfrei, matt (n.º de art. 105570, disponible en el mercado en Inapa, Suiza) en un intervalo de diferentes pesos de estucado (mediante el uso de diferentes varillas; la varilla 0 obtiene un peso de estucado de 10,1 g/m2, la varilla 1 obtiene un peso de estucado de 12,1 g/m2) mediante el uso de una estucadora de laboratorio Typ Modelo 624 de Ericksen, 58675 Hemer, Alemania. Los papeles se secaron durante 10 min a +80°C y se acondicionaron antes de la impresión a +23°C, humedad relativa del aire del 50% durante 24 horas.
Los estucos se examinaron a +23°C y humedad relativa del aire del 50% mediante el uso de una impresora de chorro de tinta a color HP (HP Deskjet 1000, n.º de producto CH340B, n.º de modelo J110a) para negro y color (cartucho de Tinta HP 301 “negro” CH561E y “tri-color” CH562E) en cuadrados de 4 x 4 cm y varilla 0 a varilla 3.
La densidad óptica de las muestras de prueba, es decir estucadas con el baño de estucado de la invención, se comparó con el papel blanco sin estucado que era un papel de oficina de 80 g/m2 “Centro Pro” hochweiss, holzfrei, matt (n.º de art. 105570, disponible en el mercado en Inapa, Suiza). Los detalles con respecto a la densidad óptica medida pueden tomarse de la Tabla 8.
Tabla 8
Técnica anterior blanco / sin estucado
Invención 10,1 g/m2 Peso del estucado 12,1 g/m2
OD Negro *** OD Azul ***
1,89 1,13 2,54 1,44 2,59 1,45
*** SpectrolinoTM para densidad óptica, espectrofotómetro, sistema portátil
A partir de la Tabla 8 puede comprobarse que el estucado del papel en bruto con el baño de estucado que comprende la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de la invención muestra una clara mejora en la densidad del color en comparación con el papel en blanco sin estucado de la técnica anterior.
Ejemplo 11 (Ejemplo de la Invención)
10
15
20
25
30
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21-10-2015
Este ejemplo ilustra la invención y se refiere al procesamiento de una suspensión que comprende un material que contiene carbonato de calcio con alto contenido en materia seca en combinación con ácido clorhídrico como ácido fuerte e hidróxido de aluminio. En particular, el ácido clorhídrico se añade al material que contiene carbonato de calcio.
Se formó una suspensión A mediante la dispersión de 70 g de Al(OH)3 bajo agitación en 30 g de agua corriente. Además, se añadieron 2 g de un polímero tipo peine que posee una carga específica de -49 C/g medida a pH 5,9 y -69 C/g medida a pH 8 y una viscosidad intrínseca de 30,3 ml/g (MelPers® 2450, disponible de BASF, Alemania). El pH de la suspensión A a +23°C después de 1 hora de la preparación era de 8,4, la viscosidad Brookfield después de 1 hora y 24 horas de la preparación era de < 1.000 mPas medido a 100 rpm y +23°C.
Se formó una suspensión B bajo agitación durante 10 minutos mediante la adición de 14 g de AlCl3 x 6 H2O (Fluka, Suiza n.º de pedido 06232) a la suspensión A. La suspensión acuosa obtenida tenía un contenido en sólidos del 70,1% en peso, basándose en el peso total de la suspensión B.
Los detalles con respecto a las viscosidades Brookfield medidas (determinadas a +23°C y 100 rpm), pH a +23°C y la conductividad pueden tomarse de la Tabla 9.
Tabla 9
+23°C
Viscosidad Brookfield después de 1 hora [mPas]
< 1.000
Viscosidad Brookfield después de 1 día [mPas]
< 1.000
pH después de 10 min
0,70
pH después de 1 hora
1,40
pH después de 1 día
1,67
Conductividad después de 1 día [mS/cm]
46,3
100 g del 59% en peso de la suspensión 5, obtenida en el Ejemplo 9, se colocaron en un matraz de vidrio de 200 ml. A esta suspensión acuosa se añadieron lentamente 100 g de la suspensión B bajo agitación a +23°C durante un período de 60 min. La suspensión acuosa obtenida tenía un contenido en sólidos del 62,9% en peso, basándose en el peso total de la suspensión.
Los detalles con respecto a las viscosidades Brookfield medidas (determinadas a -5°C y +23°C y 100 rpm), pH a +23°C y la conductividad pueden tomarse de la Tabla 10.
Tabla 10
-5°C
+23°C
Viscosidad Brookfield después de 1 hora [mPas]
288
Viscosidad Brookfield después de 6 horas [mPas]
344
Viscosidad Brookfield después de 10 días [mPas]
< 700 < 700
pH después de 1 hora
4,2
pH después de 6 horas
4,6
pH después de 10 días
4,5
A partir de la Tabla 10 puede comprobarse que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de la invención que comprende un material que contiene carbonato de calcio e hidróxido de aluminio como aditivo muestra un descenso inesperado del pH hasta por debajo de 6 en comparación con las suspensiones de la técnica anterior de los Ejemplos 1 y 2 y presenta una baja viscosidad a -5°C así como también una buena estabilidad en un entorno acídico durante más de 24 horas.
Ejemplo 12 (Ejemplo de la Invención)
Este ejemplo ilustra la invención y se refiere al procesamiento de una suspensión que comprende un material que contiene carbonato de calcio con alto contenido en materia seca en combinación con una sal de calcio del ácido clorhídrico. En particular, la sal de calcio del ácido clorhídrico se añade al material que contiene carbonato de calcio.
315 g del 76% en peso de la suspensión 3, que posee un pH de 7,9 a +23°C, se colocaron en un vaso de precipitados de vidrio agitado de 250 ml a+23°C. A esta suspensión se añadieron 31,7 g de CaCl2 x 2 H2O bajo agitación en 5 minutos. El objetivo era añadir en total 23,9 g de la sal de calcio del ácido clorhídrico. La suspensión acuosa obtenida tenía un contenido en sólidos del 75,5% en peso, basándose en el peso total de la suspensión.
5
10
15
20
25
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Los detalles con respecto a las viscosidades Brookfield medidas (determinadas a -5°C y +23°C y 100 rpm), pH a +23°C y la conductividad a +23°C pueden tomarse de la Tabla 11.
Tabla 11
a una temp. de:
-5°C +23°C
Viscosidad Brookfield después de 6 horas [mPas]
45 45
pH después de 1 hora
4,6
pH después de 1 día
4,8
pH después de 7 día
4,9
Conductividad después de 1 hora [mS/cm]
64,6
A partir de la Tabla 11 puede comprobarse que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de la invención que comprende un material que contiene carbonato de calcio muestra un descenso inesperado del pH hasta por debajo de 6 en comparación con las suspensiones de la técnica anterior de los Ejemplos 1 y 2 y presenta una baja viscosidad a -5°C así como también una buena estabilidad en un entorno acídico durante más de 24 horas.
Por motivos de comparación, se disolvieron 31.7 g de CaCl2 x 2 H2O en 75 g de agua bajo agitación. El objetivo era tener aproximadamente la misma concentración de la sal de calcio del ácido clorhídrico que en la fase líquida de la suspensión de este ejemplo, tal como se describió con anterioridad. Los detalles con respecto al pH medido a +23°C y la conductividad a +23°C pueden tomarse de la Tabla 12
Tabla 12
a una temp. de:
+23°C
pH después de 1 hora
9,4
pH después de 7 día
9,2
Conductividad después de 1 hora [mS/cm]
61,1
A partir de los detalles expuestos en la Tabla 11 frente a la Tabla 12, puede comprobarse que de forma totalmente sorprendente, la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de la invención que comprende un material que contiene carbonato de calcio posee un pH acídico estable muy por debajo de 6 a +23°C combinando una suspensión alcalina de carbonato de calcio que posee un pH de 8,4 con una solución alcalina de la sal de calcio del ácido clorhídrico que posee un pH de aproximadamente 9,4 (tal como se detalla en la Tabla 12).
Ejemplo 13 (Ejemplo de la Invención)
Este ejemplo ilustra la invención y se refiere al procesamiento de una suspensión que comprende un material que contiene carbonato de calcio con alto contenido en materia seca en combinación con una sal de calcio del ácido nítrico. En particular, la sal de calcio del ácido nítrico se añade al material que contiene carbonato de calcio.
500 g del 76% en peso de la suspensión 3 se colocó en un vaso de precipitados de vidrio agitado de 1000 ml a +23°C. A esta suspensión se añadieron 54 g de Ca(NO3)2 x 4 H2O bajo agitación en 5 minutos. El objetivo era añadir en total 37,5 g de la sal de calcio del ácido nítrico. La suspensión acuosa obtenida tenía un contenido en sólidos del 75,3% en peso, basándose en el peso total de la suspensión.
Los detalles con respecto a las viscosidades Brookfield medidas (determinadas a -5°C y +23°C y 100 rpm), pH a +23°C y la conductividad a +23°C pueden tomarse de la Tabla 13.
Tabla 13
a una temp. de:
-5°C +23°C
Viscosidad Brookfield después de 6 horas [mPas]
55 65
pH después de 1 hora
5,5
pH después de 1 día
5,8
Conductividad después de 1 hora [mS/cm]
34,6
A partir de la Tabla 13 puede comprobarse que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de la invención que comprende un material que contiene carbonato de calcio muestra un descenso inesperado del pH hasta por debajo de 6 en comparación con las suspensiones de la técnica anterior de los Ejemplos 1 y 2 y presenta una baja viscosidad a -5°C así como también una buena estabilidad en un entorno acídico durante más de 24 horas.
Ejemplo 14 (Ejemplo de la Invención)
E12174196
21-10-2015
Este ejemplo ilustra la invención y se refiere al procesamiento de una suspensión que comprende un carbonato de calcio en combinación con una solución que comprende una sal de calcio del ácido clorhídrico. En particular, la sal de calcio del ácido clorhídrico se añade al material que contiene carbonato de calcio.
Se dispersaron 70 g de CaCO3 (Fluka) bajo agitación en 70 ml de agua destilado para formar una suspensión de
5 CaCO3. En esta suspensión se añadieron 1,5 g de Melpers 4343 (disponible de BASF, Alemania), en forma de una solución al 50% en peso (BASF), basándose en el peso total de la solución. La suspensión obtenida tenía un pH de 7,5 a +23°C. En esta suspensión, se dosificaron 3 g de CaCl2 (Fluka) bajo agitación para formar una suspensión de CaCO3 que comprende CaCl2. De forma posterior, además se dosificaron 4 g de CaCl2 (Fluka) bajo agitación en la suspensión para formar una suspensión de CaCO3 que comprende CaCl2.
10 Los detalles con respecto al pH medido a +23°C pueden tomarse de la Tabla 14.
Tabla 14
a una temp. de:
+23°C
pH después de 1 hora
5,4
pH después de 5 días
5,9
Tal como puede comprobarse a partir de los detalles con respecto al pH medido, se observó un descenso inesperado del pH hasta por debajo de 6 a +23°C.

Claims (30)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    REIVINDICACIONES
    1. Una suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales en un entorno de pH acídico, que comprende:
    a) al menos un material que contiene carbonato de calcio que comprende partículas que contienen carbonato de calcio, y
    b) al menos una sal de al menos un ácido fuerte, en donde el al menos un ácido fuerte que forma la al menos una sal de al menos un ácido fuerte se selecciona del grupo que consiste en ácidos que poseen un valor de pKa menor o igual a cero a +23°C,
    en donde la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos posee
    i) un contenido en sólidos de al menos 50% en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos,
    ii) una viscosidad Brookfield a 100 rpm de ≤ 1.000 mPas a una temperatura de -5°C,
    iii) un pH de <6 a +23°C, y
    iv) una conductividad de entre 10 y 100 mS/cm a -5°C y a +23°C, y en donde la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos comprende la al menos una sal de al menos un ácido fuerte en una cantidad desde 1 hasta 20% en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos.
  2. 2.
    La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de conformidad con la reivindicación 1, en la que las partículas que contienen carbonato de calcio del al menos un material que contiene carbonato de calcio se seleccionan entre carbonato de calcio natural, carbonato de calcio precipitado o sus mezclas.
  3. 3.
    La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, en la que las partículas que contienen carbonato de calcio del al menos un material que contiene carbonato de calcio poseen una mediana del tamaño de partícula en peso d50 desde 0,1 hasta 50 µm, preferentemente desde 0,25 hasta 50 µm, más preferentemente desde 0,3 hasta 5 µm, y con la mayor preferencia desde 0,4 hasta 3 µm.
  4. 4.
    La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que las partículas que contienen carbonato de calcio del al menos un material que contiene carbonato de calcio poseen un área de superficie específica desde 0,1 m2/g hasta 200 m2/g, preferentemente desde 0,1 m2/g hasta 50 m2/g y más preferentemente desde 0,1 m2/g hasta 20 m2/g, que se midió mediante el uso de nitrógeno y el método BET.
  5. 5.
    La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos comprende el al menos un material que contiene carbonato de calcio en una cantidad de al menos 50% en peso, preferentemente desde 50 hasta 82% en peso, más preferentemente desde 55 hasta 82% en peso, incluso más preferentemente desde 60 hasta 78% en peso y con la mayor preferencia desde 65 hasta 78% en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos.
  6. 6.
    La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende al menos un polímero tipo peine, preferentemente la superficie de la partículas que contienen carbonato de calcio del al menos un material que contiene carbonato de calcio está recubierta con al menos un polímero tipo peine.
  7. 7.
    La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el al menos un material que contiene carbonato de calcio comprende al menos un polímero tipo peine que posee una viscosidad intrínseca en el intervalo de 5 a 99 ml/g, preferentemente en el intervalo de 10 a 80 ml/g y con la mayor preferencia en el intervalo de 10 a 50 ml/g.
  8. 8.
    La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la al menos una sal de al menos un ácido
    5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    50
    fuerte comprende un catión divalente y/o trivalente, preferentemente el catión divalente se selecciona del grupo que consiste en calcio, magnesio, estroncio y sus mezclas y/o el catión trivalente es preferentemente aluminio.
  9. 9.
    La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que el al menos un ácido fuerte que forma la al menos una sal de al menos un ácido fuerte se selecciona del grupo que consiste en ácido clorhídrico, ácido nítrico y sus mezclas.
  10. 10.
    La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos comprende al menos un polímero tipo peine en una cantidad desde 0,01 hasta 5% en peso, basándose en el peso seco total del material que contiene carbonato de calcio en la suspensión, preferentemente desde 0,05 hasta 4% en peso, más preferentemente desde 0,1 hasta 3% en peso, incluso más preferentemente desde 0,2 hasta 2% en peso, y con la mayor preferencia desde 0,25 hasta 1,5% en peso o desde 0,5 hasta 1,25% en peso.
  11. 11.
    La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos posee un contenido en sólidos desde 50 hasta 82% en peso, preferentemente desde 55 hasta 82% en peso, más preferentemente desde 60 hasta 78% en peso y con la mayor preferencia desde 65 hasta 78% en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos.
  12. 12.
    La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos posee una viscosidad Brookfield a 100 rpm desde 25 hasta 1.000 mPas a una temperatura de -5°C, preferentemente desde 25 hasta 700 mPas a -5°C, más preferentemente desde 25 hasta 500 mPas a -5°C y con la mayor preferencia desde 50 hasta 300 mPas a -5°C.
  13. 13.
    La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos posee un pH de entre 4 y < 6 a +23°C, preferentemente un pH de entre 4,5 y < 6 a +23°C y preferentemente un pH de entre 5 y <6 a +23°C.
  14. 14.
    La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos posee una conductividad de entre 20 mS/cm y 100 mS/cm que se midió a -5°C y +23°C y preferentemente entre 30 mS/cm y 100 mS/cm que se midió a -5°C y +23°C.
  15. 15.
    La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos además comprende al menos un producto o productos de reacción del al menos un material que contiene carbonato de calcio con al menos un ácido medianamente fuerte y/o al menos un producto o productos de reacción del al menos un material que contiene carbonato de calcio con al menos un ácido débil.
  16. 16.
    La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de conformidad con la reivindicación 15, en la que el al menos un ácido medianamente fuerte que forma el al menos un producto o productos de reacción del al menos un material que contiene carbonato de calcio se selecciona del grupo que consiste en ácidos que poseen un valor de pKa entre 0 y 2,5 a +23°C, preferentemente el al menos un ácido
    ,ácidooxálicoysusmezclasy/oelalmenosun4PO3,H
    ־4,HSO3SO2medianamentefuerteseseleccionaentreH
    ácido débil que forma el al menos un producto o productos de reacción del al menos un material que contiene carbonato de calcio se selecciona del grupo que consiste en ácidos que poseen un valor de pKa entre >2,5 y 6 a +23°C, preferentemente el al menos un ácido débil se selecciona entre ácido cítrico, ácido tartárico y sus mezclas.
  17. 17. La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la cantidad molar de la suma, expresada mediante los iones H3O+ generados, del al menos un ácido medianamente fuerte que forma el al menos un producto
    o productos de reacción del al menos un material que contiene carbonato de calcio y/o el al menos un ácido débil que forma el al menos un producto o productos de reacción del al menos un material que contiene carbonato de calcio y el al menos un ácido fuerte que forma la al menos una sal de al menos un ácido fuerte en relación con la cantidad de moles de CaCO3 es en total entre 0,01 y 1,9.
  18. 18. La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos además comprende hidróxido de aluminio y/o hidróxido de magnesio.
  19. 19.
    La suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en la que la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos posee una densidad de carga positiva a pH 5, preferentemente de al menos +0,1 C/g a pH 5, más preferentemente de al menos +0,5 C/g a pH 5, incluso más preferentemente de al menos +1 C/g a pH 5 y con la mayor preferencia de al menos +1,5 C/g a pH 5.
  20. 20.
    Un método para la producción de una suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales, tal como se definió de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19, que comprende los pasos de
    a) proporcionar una suspensión acuosa que comprende al menos un material que contiene carbonato de calcio, tal como se definió de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en donde el material que contiene carbonato de calcio posee una densidad de carga entre +2 y -2 C/g a pH 9,
    b) proporcionar
    i) al menos un ácido fuerte seleccionado del grupo que consiste en ácidos que poseen un valor de pKa menor
    o igual a cero a +23°C, tal como se definió de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, y/o
    ii) al menos una sal de al menos un ácido fuerte, en donde el al menos un ácido fuerte que forma la al menos una sal de al menos un ácido fuerte se selecciona del grupo que consiste en ácidos que poseen un valor de pKa menor o igual a cero a +23°C, tal como se definió de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1, 8 ó9,
    c) añadir el al menos un ácido fuerte y/o la al menos una sal de al menos un ácido fuerte del paso b) a la suspensión acuosa que comprende al menos un material que contiene carbonato de calcio del paso a),
    d) opcionalmente, moler la suspensión acuosa que comprende al menos un material que contiene carbonato de calcio del paso a) antes y/o durante y/o después del paso c),
    en donde la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos después del paso c) y/o d) posee
    i) un contenido en sólidos de al menos 50% en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos,
    ii) una viscosidad Brookfield a 100 rpm de ≤ 1.000 mPas a una temperatura de -5°C,
    iii) un pH de <6 a +23°C, y
    iv) una conductividad de entre 10 y 100 mS/cm a -5°C y a +23°C y en donde la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos comprende la al menos una sal de al menos un ácido fuerte en una cantidad desde 1 hasta 20% en peso, basándose en el peso total de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos.
  21. 21. El método de conformidad con la reivindicación 20, en el que además comprende el paso e) de proporcionar al menos un ácido medianamente fuerte seleccionado del grupo que consiste en ácidos que poseen un valor de pKa de entre 0 y 2,5 a +23°C, preferentemente el al menos un ácido medianamente fuerte se selecciona entre H2SO3,
    ,ácidooxálicoysusmezclas,y/oalmenosunácidodébilseleccionadodelgrupoqueconsisteen4PO3,H
    ־4HSO
    ácidos que poseen un valor de pKa de entre >2,5 a 6,0 a +23°C, preferentemente el al menos un ácido débil se selecciona entre ácido cítrico y/o ácido tartárico.
  22. 22.
    El método de conformidad con la reivindicación 21, en el que el método además comprende el paso f) de contactar la suspensión acuosa que comprende al menos un material que contiene carbonato de calcio del paso a) con al menos un ácido medianamente fuerte y/o al menos un ácido débil del paso e) durante y/o después del paso c), y/o durante y/o después del paso opcional d).
  23. 23.
    El método de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 22, en el que el paso c) y/o paso d) y/o paso f) se lleva a cabo a una temperatura de entre +5°C y +99°C, preferentemente entre +20°C y +85°C y con la mayor preferencia entre +20°C y +50°C y con la mayor preferencia entre +50°C y +85°C.
  24. 24.
    El método de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 23, en el que el método además comprende el paso g) de concentrar la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales obtenida.
  25. 25.
    El método de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 20 a 24, en el que el método además comprende el secado de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales obtenida.
  26. 26.
    El material que contiene carbonato de calcio que puede obtenerse al secar la suspensión acuosa con alto
    5 contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19.
  27. 27. El uso de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19 y/o el material que contiene carbonato de calcio de conformidad con la reivindicación 26, en la elaboración de papel, estucado de papel, aplicaciones plásticas,
    10 agrícolas y/o de pintura.
  28. 28.
    El uso de la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19 y/o el material que contiene carbonato de calcio de conformidad con la reivindicación 26, como material de relleno en el papel.
  29. 29.
    El uso de conformidad con la reivindicación 27, en donde la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de
    15 pigmentos y/o material de relleno y/o minerales y/o el material que contiene carbonato de calcio se utiliza como un soporte para la impresión digital, la impresión preferida de chorro de tinta, o para la impresión flexográfica, de rotograbado y/u offset, con la mayor preferencia para la impresión de tinta negra en la impresión de chorro de tinta.
  30. 30. Una formulación de baño de estucado en la que comprende la suspensión acuosa con alto contenido en sólidos de pigmentos y/o material de relleno y/o minerales de conformidad con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 19
    20 y/o el material que contiene carbonato de calcio de conformidad con la reivindicación 26, y un aglutinante natural y/o sintético, consistiendo preferentemente el aglutinante en estireno-butadieno, estireno-acrilato, poli(acetato de vinilo), poli(alcohol vinílico), almidón o sus mezclas, y con la mayor preferencia el aglutinante contiene o consiste en poli(alcohol vinílico).
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