MX2008015688A - Compuestos de microparticulas inorganicos y/u organicas y nanoparticulas de carbonato de calcio. - Google Patents
Compuestos de microparticulas inorganicos y/u organicas y nanoparticulas de carbonato de calcio.Info
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Abstract
La presente invención se refiere a compuestos, que comprende colorantes y/o cargas inorgánicas y/u orgánicas en forma de micropartículas, cuya superficie está recubierta al menos parcialmente con ayuda de ligantes que se basan en copolímeros, que comprenden como monómero uno o varios ácidos dicarboxílicos y uno o varios monómeros del grupo de las diaminas, triaminas, dialcanolaminas o trialcanolaminas, con nanopartículas de carbonato de calcio finamente distribuidas, un procedimiento para la preparación de tales compuestos, suspensiones acuosas de las mismas y su uso en la fabricación de papel o en el área de la producción de pinturas y plásticos, así como el uso deL ligante de la invención para el recubrimiento de las micropartículas con nanopartículas decarbonato de calcio.
Description
COMPUESTOS DE MICROPARTÍCULAS INORGÁNICOS Y/U ORGÁNICAS Y NANOPARTÍCULAS DE CARBONATO DE CALCIO
CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a compuestos, que comprende colorantes y/o cargas inorgánicas y/u orgánicas en forma de micropartículas, cuya superficie mediante el uso de ligantes está recubierta al menos parcialmente con partículas finamente distribuidas de carbonato de calcio en el área nanométrica, un procedimiento para la preparación de tales compuestos, suspensiones acuosas de las mismas y su uso en la fabricación de papel o en el área de la producción de pinturas y plásticos, así como así como el uso del ligante de la invención para el recubrimiento de las micropartículas con nanopartículas de carbonato de calcio.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Se conocen colorantes y/o cargas que se basan en partículas de carbonato de calcio en el área nanométrica (las así llamadas "nanopartículas") y se utilizan en numerosas aplicaciones que comprende usos en el papel, la pintura y el plástico. También se conocen los colorantes y/o cargas orgánicos y/o inorgánicos en el área micrométrica (las así llamadas "micropartículas"), como p. ej. esferas huecas sobre la base de poliestireno o partículas sólidas y partículas minerales inorgánicas, como colorantes y/o cargas sobre la base de talco o mica y se utilizan en usos idénticos o similares. Se utilizan mezclas de nano- y micropartículas de diferente composición química, dado que éstas tienen diferentes propiedades, cuya combinación es ventajosa para proporcionar el producto final, p. ej. al papel, las propiedades deseadas. Las mezclas de tales sustancias se utilizan p. ej. como colorantes o como cargas en la fabricación de papel, pero en especial en el acabado del papel, como durante el estucado, por ejemplo, para mejorar la calidad del papel respecto de la opacidad, la blancura y el brillo del mismo, o también la facilidad de impresión y las características de la impresión. Se sabe que pueden combinarse ventajosamente las propiedades de tales micro-y nanopartículas respecto de la retención en la fabricación del papel y el trazo "Holdout" al realizar
el acabado del papel, p. ej. el estucado del papel. El especialista entiende por trazo "holdout", si el trazo al realizar el estucado se mantiene en la superficie del papel o penetra en forma parcial o total en la superficie del mismo, o "segrega" una parte de la totalidad, p. ej. de los ligantes y/o un colorante o una fracción parcial de un colorante y penetra en la superficie del papel. El especialista conoce esta dificultad, en especial al aplicar sobre una base absorbente, al utilizar pinturas de estucado con bajo contenido de sólidos. Al utilizar mezclas de tales micro- y nanopartículas en tales usos, lamentablemente con frecuencia se produce una separación no deseada de los componentes, la así llamada "segregación" y en consecuencia, por ejemplo, una distribución despareja del trazo respecto del espesor del trazo en la superficie de aplicación, el estucado previo que se encuentra por debajo o la superficie del papel, lo que por lo tanto puede generar, por ejemplo, una impresión no uniforme sobre el papel. El concepto "segregación" denomina el proceso de separación de los diferentes elementos en el área observada, con una tendencia a la distribución espacial de los elementos de acuerdo con determinadas características. La segregación de las mezclas de colorante y/o cargas, al realizar p. ej. el acabado del papel mediante estucado, implica un diferente volumen de poros en el trazo, dado que las nanopartículas libres se segregan de las micropartículas y de ese modo pueden obturar los poros o bien el trazo del papel o "emergen", es decir que se acumulan preponderantemente en el área superior del estucado, lo que es de importancia ante todo, cuando el estucado en la posterior impresión debe absorber un determinado volumen de líquido, como agua, aceite y/o solventes orgánicos de la pintura para impresión. En el estado de la técnica se conocen una cantidad de estas mezclas, su preparación y uso. Una técnica ampliamente difundida para la elaboración de tales mezclas de colorantes o cargas, se describe por ejemplo en DE 33 12 778 A1 y DE 43 12 463 C1 y consiste en el mezclado y la molienda conjunta de una sustancia mineral de carga, como carbonato de calcio natural con un adyuvante mineral, como talco. Pero tales mezclas en las condiciones de la fabricación del papel o del estucado por lo
general están sometidas a la segregación, dado que con frecuencia no resisten las uniones entres los componentes de la mezcla. Se sabe que al aplicar el estucado con un raspador a 1500 m/min pueden producirse índices de cizallamiento superiores a 106 sec'1. Por esa causa se desarrollaron otros procedimientos para la preparación de tales compuestos que se basan en la reticulación en las partículas de colorantes y cargas, formándose allí numerosos espacios huecos internos, que deben mejorar las propiedades físicas, en especial las propiedades ópticas de los colorantes y/o de las cargas. Así se describen en la WO 92/08755 un procedimiento para la formación de compuestos de colorantes porosos agregados químicamente, en donde se prepara una suspensión acuosa de partículas minerales, como por ejemplo, carbonato de calcio, a la que se agrega un copolímero o un polímero que contiene grupos de ácidos carboxílicos, para precipitar los mismos por floculación. A la suspensión se agregan iones de calcio en exceso, para precipitar la sal de calcio del polímero en los flóculos minerales y así producir agregados de las partículas minerales, que están unidas mediante la sal de calcio y presentan una estructura porosa, floculada. El exceso de iones de calcio es transformado con dióxido de carbono y se precipita como carbonato de calcio en el polímero de la sal de calcio. Pero dado que los iones de calcio se agregan en forma de compuestos químicos alcalinos como hidróxido de calcio, se forman intermediarios alcalinos, los que empero pueden tener un efecto negativo, p. ej. al utilizar determinados agentes dispersantes. Además la siguiente precipitación del carbonato de calcio modifica la estructura de la estructura de nano-/micropartículas y lleva obligadamente a la introducción de otro colorante, o sea el carbonato de calcio precipitado formado por la neutralización. Los agregados precipitados por floculación en estos casos en general pueden presentar dificultades en los usos en la fabricación de papel, dado que producen una distribución difusa de luz en la superficie que reduce el brillo del papel. Además el volumen de los poros del compuesto que debe lograrse en principio, es afectado y modificado por una parte por la floculación y por la otra por el carbonato de calcio precipitado. En la US 5.449.402 se describen partículas de colorantes modificadas funcionalmente, que se produjeron al mezclar un colorante precipitado por floculación, como carbonato de calcio con una sustancia reguladora, que presenta una carga opuesta al colorante precipitado por floculación.
De preferencia, el colorante precipitado por floculación es una suspensión acuosa de partículas de la torta de filtro. Las sustancias reguladoras preferidas son entre otras ligantes de látex dispersable o no solubles en agua, ligantes poliméricos orgánicos y/o inorgánicos, solubles en agua o sustancias alcalinas, y partículas orgánicas que no forman películas, que se unen electroestáticamente a las partículas de colorantes, cuando son mezcladas con las mismas. En las US 5.454.864, US 5.344.487 y EP 0 573 150 también se describen compuestos de colorantes, cuya preparación se basa en fuerzas de atracción electroestática entre las partículas portantes y de recubrimiento. Pero el uso de tales compuestos puede resultar problemático en las distintas aplicaciones debido a las interacciones con otros componentes cargados. Otro procedimiento para mejorar la blancura que se indica en WO 97/32934, radica en recubrir las partículas de colorantes con otras partículas de colorantes, como ser partículas finamente distribuidas de carbonato de calcio precipitado, que en primera instancia existen como aglomerados, pero sin emplear un ligante, lo que puede producir las dificultades que se mencionaron antes, como la floculación. La estabilidad de este compuesto radica esencialmente en las fuerzas de atracción como las fuerzas de van-der-Waals, que sólo pueden desarrollarse al cumplirse condiciones bien definidas. De ese modo, debe respetarse exactamente un determinado valor del pH, para obtener un potencial zeta lo más favorable posible, que es diferente para cada combinación de sustancia. En cuanto no se respetan las condiciones óptimas, preponderan las fuerzas de repulsión y se producen la segregación de los componentes. La WO 99/52984 se refiere a composiciones de compuestos de sustancias de carga coestructuradas o coadsorbidas, que contienen al menos dos tipos diferentes de cargas o colorantes minerales u orgánicos, por ejemplo de carbonato de calcio, talco o poliestireno y a su uso. Los diferentes tipos de colorantes o cargas presentan áreas hidrófilas, o bien, organófilas, debido a las cuales se posibilita una unión a través de ligantes especiales. Los ligantes, que deben presentar una afinidad tanto con los componentes hidrófilos, como también con los organófilos, para desarrollar su función de ligado, se seleccionan de polímeros y/o copolímeros. El diámetro de partículas de los colorantes o bien, las cargas, en este caso carece de importancia, debido a que no es mencionado explícitamente, o bien, los diámetros de partículas que se indican en los
ejemplos todos en el mejor de los casos son inferiores a 1 pm. En consecuencia, no se trata las ventajas de las cargas o los colorantes y la problemática que esto conlleva en el caso de segregación. En WO 03/078734 se describe una composición para el tratamiento de superficie, en especial para el estucado de papel, que comprende una fracción de nanopartículas, p. ej. de carbonato de calcio precipitado, y una fracción portadora, que incluye partículas de colorantes en forma de plaquetitas, entre otras talco o partículas de colorantes sintéticas y al menos un ligante. Pero las nanopartículas no recubren el vehículo. Mediante una disposición determinadas de las micropartículas en forma de plaquetitas, en la superficie del papel, son cerrados los poros y las nanopartículas ya no pueden penetrar. Se describe como se trasladan sobre la superficie del papel las micropartículas en forma de plaquetitas a causa de la segregación, y cierran así los poros entre las fibras, evitando de ese modo que las nanopartículas puedan penetrar en la superficie. De ese modo es un objetivo la segregación dirigida de nano- y micropartículas. Las micropartículas segregan de las nanopartículas y se ubican abajo en la aplicación y las nanopartículas en la parte superior. El ligante, preferentemente un látex polimérico, al secarse la pintura pincelable en el papel, produce la unión de las diferentes partículas y de las dos fracciones de partículas en la parte inferior y superior de la aplicación. En ese momento ya se produjo la segregación deseada. El objeto de la US 2005/0287313 son medios de impresión fusionables sobre la base de un sustrato y una capa absorbedora de tinta sobre el sustrato. La capa que absorbe tinta incluye una cantidad de esferas huecas, por ejemplo esferas huecas de poliestireno, que esencialmente presentan el mismo diámetro, que puede ser de 0,3 a 10 mm. La capa además comprende ligantes como alcohol polivinílico o polivinilpirrolidona y similares, a fin de unir entre sí las esferas huecas. Las esferas huecas pueden en parte reemplazarse contra partículas inorgánicas micro- y/o mesoporosas, como carbonato de calcio o talco, así como con partículas de polímeros no huecas, que pueden tener un diámetro de 0,2 a 5 mm. De ese modo, se describe en la US 2005/0287313 una mezcla de micropartículas que coexisten y son mantenidas juntas a través de la fijación en un ligante, que se adecuó a los requerimientos del proceso de fusión. Una especie de mordiente que puede estar compuesto de determinados polímeros y copolímeros catiónicos que contienen grupos
amino, debe cumplir la función de una mejor interacción química entre una tinta sobre la base de un colorante y la capa absorbedora de tinta. Carece de importancia respecto de la unión de los diferentes componentes. No se menciona el problema de la segregación. La WO 2006/016036 se refiere entre otros puntos a un procedimiento para a molienda de materiales minerales en agua en presencia de ligantes, así como las suspensiones así obtenidas y el uso de las mismas en formulaciones de recubrimiento. En la descripción y las reivindicaciones se enumera una gran cantidad de materiales minerales, p. ej. también talco, que puede molerse en presencia de ligantes. Pero en los ejemplos, se utilizaron exclusivamente carbonatos de calcio. En ninguno de los ejemplos se revela la molienda de p. ej. dos minerales químicamente diferentes en presencia de un ligante. Tampoco se brinda indicio alguno que se forman nanopartículas a causa de ese proceso de molienda, o que se produzcan compuestos de nano- o micropartículas. El ligante no se utiliza para la preparación de un compuesto, sino como auxiliar de molienda para una molienda más fina, donde el diámetro medio de las supensiones del colorante puede ser de hasta 30 mm. Los ligantes que se emplean durante la molienda, pueden por ejemplo ser sobre la base de acrilato de estireno, estireno-butadieno, siendo por lo tanto ligantes perfectamente conocidos por el especialista, de los que se utilizan para el estucado de papel o como ligante en pinturas para paredes. De ese modo, el procedimiento que se describió en WO 2006/016036 comprende obligadamente un paso de molienda que esencialmente brinda partículas del área micrométrica, ni tampoco describe un ligante que permita la formación de un compuesto que sea esencialmente resistente a la segregación.
SUMARIO DE LA INVENCIÓN Por lo tanto, la presente invención se basa en el objetivo, de poner a disposición compuestos de colorantes o bien, de cargas, así como suspensiones acuosas de los mismos, que por una parte presentan muy buenas propiedades ópticas, como p. ej. respecto de la opacidad, blancura y claridad o de las características de impresión, y por la otra simultáneamente no se produce la segregación en las condiciones de procesamiento, a las que están sometidas. Aunque este objetivo, en lo que se refiere a compuestos con componentes de
micropartículas orgánicas y nanopartículas inorgánicas, no abarca el área del papel térmico, su fabricación y procesamiento. Otro objetivo de la invención detallada anteriormente es poner a disposición un procedimiento para la preparación de tales compuestos, 'el uso de los compuestos de la invención para la fabricación y el acabado de papel, p. ej. para el estucado, pero en lo que se refiere a compuestos con componentes de micropartículas orgánicas y nanopartículas inorgánicas, no es adecuado para la fabricación y el procesamiento de papel térmico. Además, es un objeto de la presente invención el uso de los compuestos de la invención, en la fabricación de pinturas y plásticos, en sustancias senadoras, así como el uso de determinados ligantes en el recubrimiento de micropartículas de colorantes y/o de carga con nanopartículas de carbonato de calcio. Mediante las características definidas en las reivindicaciones independientes se cumple con los objetivos de la invención. Conformaciones ventajosas de la presente invención resultan de las subreivindicaciones y de la siguiente descripción. El objeto de la invención se cumple mediante un compuesto, que comprende partículas de colorantes y/o cargas orgánicas y/o inorgánicas, que están recubiertas al menos parcialmente con una composición de carbonato de calcio, y comprende un ligante. El ligante se compone de un copolímero que comprende como monómero uno o varios ácidos dicarboxílicos y uno o varios monómeros del grupo de las diaminas, triaminas, dialcanolaminas o trialcanolaminas. El ligante de la invención presenta en combinación con las micropartículas y la composición de nanopartículas de carbonato de calcio propiedades de ligante especialmente favorables. Así, una gran parte de las composiciones de nanopartículas de carbonato de calcio es ligado de modo persistente en la superficie de las micropartículas, lo que permite obtener en el uso del compuesto, una estructura abierta y con ello además una reducción de la densidad de compactación, respectivamente un aumento del volumen de los poros. Según la invención, el diámetro equivalente esférico de las partículas de colorantes y/o de carga se ubica preponderantemente en el área micrométrica, mientras que el diámetro equivalente
esférico de las partículas de carbonato de calcio preponderantemente se ubica en el área nanométrica. Una partícula en el área nanométrica se define en el marco de esta invención como una partícula con un diámetro equivalente esférico inferior o igual a 200 nm. Una micropartícula se define conforme la invención como una partícula con un diámetro equivalente esférico mayor a 0,2 mm llegando al área micrométrica, por ejemplo aproximadamente de 0,3 a aproximadamente 100 mm, en especial de aproximadamente 1 a aproximadamente 25 mm. El así llamado diámetro equivalente esférico es una medida para el tamaño de una partícula de forma irregular. Se calcula a partir de una comparación de una propiedad de la partícula irregular con una propiedad de una partícula de forma regular. Según la propiedad elegida para la comparación, se distingue entre diferentes diámetros equivalentes. Anteriormente se considera el diámetro equivalente respecto de las propiedades de sedimentación de las partículas analizadas.
La sedimentación y con ello el diámetro equivalente de las partículas, así como su distribución, se determina para esta invención con el método de sedimentación, es decir, con un análisis de sedimentación en el área gravimétrica, mediante la utilización del dispositivo Sedigraph 5100 de la empresa Micromeritics, EE.UU. Este método y este dispositivo son conocidos por el especialista y se utilizan en el ámbito mundial para la determinación del grado de fineza de las cargas y los colorantes. La medición se realiza en una solución acuosa de 0,1 % en peso Na P207. La dispersión de las muestras se realizó utilizando un agitador de alta velocidad y ultrasonido. En una realización preferida, las micropartículas de colorantes y/o de carga son partículas inorgánicas, p. ej. talco, mica o mezclas de los mismos. El carbonato de calcio no es apropiado como micropartículas en el sentido de la presente invención. Los tipos de talco adecuados, son comercializados por ejemplo por MONDO Minerals. También puede usarse mica, que puede obtenerse. por ejemplo en la empresa Aspanger Bergbau y Mineralwerke GmbH, Austria. Las partículas de colorantes y/o de carga presentan de preferencia una estructura esencialmente esférica, de preferencia de esfera hueca o de semiesfera hueca, o en forma de plaquetitas, donde se entiende por estructura de "forma semiesférica", cualquier estructura que
puede derivarse de una esfera hueca, cuya superficie no está cerrada. Las micropartículas de colorantes y/o de carga en forma de plaquetitas y de semiesferas huecas, resultan como especialmente ventajosos, dado que debido a su forma presentan un buen "holdout". Se entiende por partículas "en forma de plaquetitas", las partículas, en las que la proporción de la longitud respecto del ancho y/o altura es > 1. Las micropartículas de colorantes y/o carga inorgánicas de preferencia presentan una forma de plaquetitas. Pero las partículas de colorantes y/o de carga conforme la invención también pueden ser partículas orgánicas, p. ej. sobre la base de polietileno, polipropileno, polietilentereftalato, poliestireno o mezclas de los mismos. Los colorantes y/o cargas orgánicas que pueden usarse en la presenta invención, son comercializados por ejemplo por Rohm & Haas, bajo la denominación Ropaque, p. ej. Ropaque HP-1055 o Ropaque AF-1353. La ventaja de micropartículas orgánicas en el compuesto resulta además de las diferentes propiedades físicas, como la densidad, conductividad y color de los materiales orgánicos respecto sustancias minerales inorgánicas. En una realización preferida, las partículas de colorantes y/o de carga orgánicas presentan una estructura esencialmente esférica, de preferencia de esfera hueca o de semiesfera hueca. En el caso de las partículas en forma de esfera hueca, estas también pueden contener líquidos, p. ej. agua, que puede eliminarse de la esfera hueca en otros pasos de procesos físicos, como el secado, durante y/o después del uso en la presente invención. La ventaja de las esferas huecas radica especialmente en el peso específico inferior respecto de esferas llenas. El objeto que se fabrica con las mismas, como papel o plástico, también resulta más liviano, lo que por ejemplo puede ser ventajoso para el transporte. Mediante la esfera hueca cerrada o la semiesfera hueca abierta también resulta una mayor cantidad de luz difusa, lo que además genera una mayor opacidad. La esfera hueca cerrada, p. ej. la esfera hueca rellena con aire tiene un efecto aislante del calor. Ello puede ser ventajoso en los usos en pinturas para muros exteriores o paredes interiores y en revoques de edificios. En una realización preferida, el diámetro equivalente de las partículas de colorantes y/o de carga, se ubica esencialmente en un rango mayor de 0,2 a aproximadamente 100 pm, por ejemplo
de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 100 µ?t?, de preferencia en un rango de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 75 pm, de mayor preferencia en un rango de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 50 pm, de preferencia aún mayor en un rango de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 25 pm, de máxima preferencia en un rango de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 15 pm, en especial en un rango de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 12 pm. El diámetro equivalente de las partículas de colorantes y/o de carga orgánicas se ubica de preferencia en un rango de más de 0,2 a 25 pm, de mayor preferencia en un rango de 0,3 a aproximadamente 10 pm, p. ej. en un rango de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 1 ,5 pm, 0,25 a 1 ,5 pm o aproximadamente 0,7 a aproximadamente 1 ,1 pm, en especial de aproximadamente 0,9 a aproximadamente 1,0 pm. Son de especial preferencia en de la presente invención, las partículas de colorantes y/o de carga orgánicas sobre la base de poliestireno, p. ej. en forma de esferas huecas de poliestireno, que presentan un diámetro equivalente esférico de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 2 pm, de preferencia aproximadamente 0,7 a aproximadamente 1 ,5 pm, de preferencia especial aproximadamente 0,9 a aproximadamente 1,1 pm, p. ej. aproximadamente 1 pm o 0,25 a 1 ,5 pm.
Además son ventajosas, las partículas de colorantes y/o de carga inorgánicas sobre la base de talco, donde aproximadamente de 95 a 98% en peso, p. ej. un 96% en peso de las partículas de talco tienen un diámetro equivalente esférico de < 10 pm, aproximadamente de 79 a 82% en peso, p. ej. 80% en peso de un diámetro equivalente esférico inferior a 5 pm y aproximadamente de 43 a 46% en peso, p. ej. 45% en peso de un diámetro equivalente esférico inferior a 2 pm. Las nanopartículas de carbonato de calcio utilizadas para el recubrimiento pueden ser carbonato de calcio sintético precipitado ("precipitated calcium carbonate"; PCC), que por ejemplo puede presentar una estructura cristalina vaterítica, calcítica o aragonítica. De preferencia especial es el uso de nanopartículas de carbonato de calcio natural molidas ("ground calcium carbonate"; GCC), p. ej. en forma de mármol, piedra caliza y/o tiza, que contienen al menos 95% en peso, de preferencia más de 98% en peso de carbonato de calcio contiene. Los
colorantes y/o cargas conocidos con una gran fracción en el área nanométrica, son comercializados por ejemplo por la empresa OWA. En una forma de realización especial, presentan aproximadamente de 90 a 100 %, de preferencia de 92 a 99 %, de mayor preferencia de 94 a 98 %, de preferencia especial de 96 a 98 %, p. ej. 97 ± 0,5 % de las partículas de carbonato de calcio respecto de la cantidad N de las partículas de carbonato de calcio un diámetro equivalente esférico inferior a 200 nm, de preferencia inferior a 150 nm, de preferencia aún mayor inferior a 100 nm. De preferencia, el diámetro se ubica en un rango de 20 a 200 nm, de 50 a 180 nm o de 70 a 150 nm. La distribución de granulometría se determinó mediante el método de sedimentación como se describió previamente, utilizando un dispositivo Sedigraph 5 100 de la empresa Micromeritics, EE.UU., y se imprimió como curva de suma de resultados, donde el eje X representa el diámetro de partículas como correspondiente diámetro esférico equivalente y el eje Y, la correspondiente proporción de partículas en porcentaje en peso (véase p. ej. Belger, P., Schweizerische Vereinigung der Lack- y Farben-Chemiker, Congreso XVII FATIPEC, Lugano, 23 al 28 de septiembre de 1984). La proporción porcentual de la cantidad de partículas N% de las nanopartículas se calculó a partir de los resultados de medición obtenidos mediante la utilización del siguiente método: Los valores se extran de la curva del sedígrafo. De la diferencia entre 0 y 0,2 úm resulta el valor de 0,1 pm (100 nm), de la diferencia entre 0,2 y 0,4 pm el valor de 0,3 pm (300 nm), etc. La suma de las diferencias se norma en 100 mg y de ello se calcula las cantidades de cada área. El cálcula se basa en el supuesto que las partículas son esféricas con un diámetro d del valor medio del área diferencial. A partir de ello se calcula el volumen V de una partícula V = 0,5236 d3 y de ello, el peso G de una partícula (dividido por la densidad específica, para CaC03 ello es equivalente a 2,7 g/cm3) W = V/2,7 Partiendo del peso de la respectiva fracción, puede calcularse mediante la división del peso de la partícula, la cantidad de las partículas y de ello la distribución porcentual en N%.
En caso que el carbonato de calcio a emplearse, aún no presenta la granulometría requerida, es decir, el tamaño de partículas, puede molerse en uno o varios pasos de molienda secos o húmedos, de preferencia en varios, p. ej. dos pasos de molienda secos y/o húmedas, de preferencia pasos acuosos, para obtener el correspondiente diámetros esférico equivalente: La molienda puede realizarse en todos los dispositivos de molienda conocidos por el especialista que sean adecuados para la molienda del carbonato de calcio. Son especialmente adecuados para la molienda seca, los usuales molinos a bola, los molinos con placas a chorro, pero también molinos de atrición para la molienda húmeda, siendo también muy adecuadas las combinaciones de tales molinos; o combinaciones de uno o varios de estos molinos con ciclones y clasificadores. Para la molienda húmeda son especialmente adecuados los usuales molinos de atrición, como son comercializados p. ej. por la empresa Dynomill. En el caso de la molienda seca, de preferencia se utilizan molinos a bola y como cuerpos de molienda, de preferencia bolas de hierro y/o de porcelana con un diámetro de 0,5 - 10 cm, de preferencia especial, guijarros cilindricos "cylpebs" de hierro con un diámetro de 2,5 cm. En la molienda húmeda se utilizan bolas de molienda que se componen p. ej. de silicato de circonio, dióxido de circonio y/o baddeleyita con un tamaño de 0,2 - 5 mm, de preferencia de 0,2 - 2 mm, pero también de 0,5 - 5 mm, p. ej. 0,5 - 2 mm diámetro. Pero también puede utilizarse arena de cuarzo con un diámetro esférico equivalente de 0,1 - 2 mm. Pero de preferencia, las partículas de carbonato de calcio en el área nanométrica, se prepararon mediante molienda húmeda o bien, son llevadas al diámetro equivalente deseado, en especial cuando se trata aquí de carbonato de calcio natural. Pueden realizarse sucesivamente pasos de molienda seca, como también húmeda, donde el último paso de molienda, entonces de preferencia es una molienda húmeda. El carbonato de calcio natural molido, puede dispersarse y/o molerse, p. ej. en forma de suspensión acuosa, en presencia de uno o varios auxiliares de moliendas y/o agentes dispersantes, de preferencia con un contenido de sólidos mayor a 10% en peso, p. ej. de 15 - 30% en peso, de preferencia mayor a 30% en peso, de mayor preferencia superior a 50% en peso, p. ej. con un contenido de sólidos de 65 a 68% en peso, de preferencia especial superior a 70% en peso,
p. ej. con un contenido de sólidos de 72 - 80% en peso. Sin auxiliares de moliendas y/o agentes dispersantes, el carbonato de calcio de preferencia puede dispersarse y/o molerse con un contenido de sólidos de hasta 30% en peso, p. ej. de 15 -30% en peso. Con un contenido de sólidos superior al 30% en peso, puede ser mejor que se realice la dispersión y/o la molienda en presencia de auxiliares de molienda y/o de agentes dispersantes. En concentraciones menores o iguales al 30% en peso, también puede realizarse la molienda húmeda sin adyuvantes químicos. Tales productos, pero también suspensiones de carbonato de calcio con bajo contenido de sólidos de por ejemplo < 60% en peso, pueden de preferencia concentrarse físicamente, p. ej. mediante filtros-prensa y/o centrifugado y/o por vía térmica y mediante el uso de uno o varios agentes dispersantes. Son de especial preferencia, las combinaciones de pasos de concentración mecánicos y térmicos. La concentración final después del proceso de concentración se ubica de preferencia en 60% en peso de contenido de sólidos, de preferencia especial entre 65% en peso y 78% en peso, p. ej. en 72 ± 2% en peso. Como auxiliares de molienda y/o agentes dispersantes pueden por ejemplo emplearse auxiliares de molienda y/o agentes dispersantes aniónicos, de preferencia seleccionados del grupo que comprende homo- o copolímeros de sales de ácido policarboxílicos que se basan en p. ej. ácido acrílico, metacrílico, maleico, fumárico o itacónico, o mezclas de los mismos. Son de especial preferencia los homo- o copolímeros del ácido acrílico como pueden adquirirse, por ejemplo en BASF, Ludwigshafen, en la empresa Allied Colloids, Gran Bretaña o en la empresa COATEX, Francia. El peso molecular PM de tales productos se ubica preferentemente en el rango de 200 a 15000, de preferencia especial es un PM de 3000 a 7000. Pero también el peso molecular PM de tales productos preferentemente se ubican en el rango de 2000 a 150000 g/mol, de preferencia especial es un PM de 15000 a 50000 g/mol, p. ej. 35000 a 45000 g/mol. El peso molecular de los auxiliares de molienda y/o agentes dispersantes se fija de modo tal, que no actúan como ligantes, sino como agentes separadores. Los polímeros y/o copolímeros pueden estar neutralizados con cationes mono- o plurivalentes o presentar grupos ácidos libres. Son cationes monovalentes adecuados, p. ej. sodio, litio, potasio y/o amonio. Los cationes plurivalente adecuados son p. ej.,
bivalentes como calcio, magnesio, estrontio o trivalentes como aluminio. Son de especial preferencia sodio y magnesio. También pueden usarse ventajosamente solos o combinados con otros, los auxiliares de molienda y/o agentes dispersantes, como polifosfatos de sodio o citrato de sodio. En especial en la molienda seca, pueden usarse como auxiliares de molienda y/o agentes dispersantes, también aquellos seleccionadas del grupo que comprende glicoles, poliglicoles como p. ej. polietilenglicoles, copolímeros en bloque de óxido de etileno-óxido de propileno-óxido de etileno, o alcanolaminas como trietanolamina y triisopropanolamina o una mezcla de las mismas. Los agentes de dispersión y/o de molienda pueden utilizarse en una cantidad de aproximadamente 0,01 % en peso a 5% en peso respecto del peso total en seco del compuesto, p. ej. en la molienda seca en una cantidad de aproximadamente 0,01 - 0,5% en peso, de preferencia 0,1 - 0,3% en peso. De preferencia especial se presentan en una cantidad de 0,2 a 1 mg/m2 de la superficie de las nanopartículas, p. ej. en una cantidad de 0,3 a 0,7 mg/m2 de la superficie de las nanopartículas. En la molienda húmeda los agentes dispersantes y/o auxiliares de molienda se presentan ventajosamente en una cantidad de aproximadamente 0,05 - 2.0% en peso, de preferencia en una cantidad de 0,3 a 1 ,5% en peso, p. ej. 1 % en peso, pero también en una cantidad de aproximadamente 0,85 a 0,95% en peso. El agente de molienda y/o dispersante ayuda a la molienda de las partículas de carbonato de calcio en el rango nanométrico mediante la reducción de la viscosidad de la suspensión y con ello un aumento de la movilidad y de la longitud del recorrido libre de las partículas a moler y de las perlas de molienda. Esto también es especialmente ventajoso para la posterior formación del compuesto. La viscosidad de la suspensión en la molienda húmeda se ubica de preferencia en menos de 2500 mPa*s, de mayor preferencia en menos de 1500 mPa«s, en especial menos de 1000 mPa«s, mejor aún menos de 500 mPa«s y de preferencia especial en el rango de 50 - 250 mPa*s, medido con un viscosímetro de Brookfield usual, p. ej. del tipo EV-2+ con husillo plano 3 y 100 r.p.m..
También es posible utilizar durante la molienda y/o la dispersión, además de los auxiliares de molienda y/o agentes dispersantes, otros aditivos monómeros o poliméricos, como copolímeros de ácido acrílico-etileno (EAA) o sales de los mismos, solos o en combinación. La relación de los monómeros de ácido acrílico en el producto copolimerizado con monómeros de etileno se ubica de preferencia en 1 :4 a 1 :50, de preferencia especial en 1 :4 a 1 :10 y en especial en 1 :5. De preferencia se utilizan EAA o bien, sus sales, que presentan en la forma no neutralizada una viscosidad de fusión de 3000 a 25000 mPa«s, de 15000 a 100000 mPa«s y de 50000 a 400000 mPa«s a 200, 170 o bien, 140°C, de preferencia de 3000 a 7000 mPa«s, de 15000 a 20000 mPa«s y de 50000 a 100000 mPa*s a 200, 170 o bien, 140°C y en especial una viscosidad de fusión de 15000 a 25000 mPa«s, de 50000 a 100000 mPa«s y de 300000 a 400000 mPa«s a 200, 170 o bien, 140°C. De preferencia especial es un copolímero EAA, que presenta una viscosidad de fusión de 24 300 mPa-s a 200 °C, 88300 mPa«s a 170 °C y 367000 mPa«s a 140°C. Los EAA muy apropiados que pueden obtenerse comercialmente y de preferencia tienen una proporción de ácido acrílico de 20% en moles, pueden adquirirse por ejemplo en BASF, Alemania, o en Dow, EE.UU. El uso de los copolímeros EAA o de sus sales produce además una hidrofugación parcial o total de los poros del sustrato, p. ej. del papel estucado y/o de los poros del compuesto mismo, de modo que se reduce, se controla y/o se impide la humectación con agua de los poros abiertos del papel o bien, del estucado, respectivamente del compuesto. Si se utilizan las sales de EAA, las mismas están neutralizadas en forma parcial o total p. ej. con aminas, de preferencia seleccionadas del grupo que comprende 2-amino-2-metil-1-propanol, 3-amino-1 -propanol, 2- [Bis(2-hidroxietil)amino] etanol, y/o iones de metal alcalino como potasio, litio y/o sodio o mezclas de los mismos, de preferencia con sodio. Se neutralizan, por ejemplo como mínimo 70% en moles o como mínimo 95% en moles de los grupos de ácidos carboxílicos. EAA y sus sales pueden usarse en una cantidad de 0,01 % en peso a 10% en peso respecto del peso total en seco del compuesto, de preferencia de 0,01 % en peso a 5% en peso, de
mayor preferencia de 0,05 a 5% en peso, de 0,1 % en peso a 2% en peso, p. ej. en una cantidad de 1 ,0% en peso. El compuesto según la invención contiene de preferencia respecto del peso total en seco del compuesto de 5 a 95% en peso, de mayor preferencia de 20 a 80% en peso, de preferencia aún mayor de 25 a 75% en peso de partículas de colorantes y/o de cargas. El compuesto de la invención contiene de preferencia respecto del peso total en seco del compuesto 95 a 5% en peso, de preferencia 80 a 20% en peso, de preferencia aún mayor de 75 a 25% en peso de partículas de carbonato de calcio. Las partículas de colorantes y/o de carga y las nanopartículas de carbonato de calcio se ubican respecto del peso en seco ventajosamente en una relación preferente de 1 :20 a 20:1 , en especial en una relación de 1 :4 a 4:1 , de mayor preferencia en una relación de 1 :3 a 3:1 o 1 :2 a 2:1 , pero también en una relación de 1 :1. De preferencia muy especial, la relación de peso de las partículas de, colorantes y/o de carga orgánicas y/o inorgánicas respecto de las nanopartículas de carbonato de calcio es de 3:1 o 1 :3. El ligante empleado en los compuestos conforme la invención se compone de un copolímero que comprende como monómero uno o varios ácidos dicarboxílicos y uno o varios monómeros del grupo de las diaminas, triaminas, dialcanolaminas o trialcanolaminas. Se utiliza para la mejor adherencia de las nanopartículas en la superficie de las micropartículas. Se utilizan como monómeros de ácidos dicarboxílicos de preferencia ácidos dicarboxílicos
C2 - C10, de preferencia ácidos dicarboxílicos C3 - C9, ácidos dicarboxílicos C4 - C8, ácidos dicarboxílicos C5 - C7 saturados o insaturados, ramificados o no ramificados, en especial ácido adipínico. Como segundo monómero del polímero de ligante son especialmente adecuados las di- y triaminas de cadena lineal o ramificada, sustituidas o no sustituidas. Las dialcanolaminas y trialcanolaminas utilizadas de preferencia son por ejemplo dietanolamina, N-alquildialcanolaminas, como N-metil- y N-etildietanolamina, y trietanolamina Para el control y manejo del peso molecular o bien la longitud de cadena, durante la
policondensación pueden usarse aminas mono- o polivalentes, como monoalcanolaminas. De preferencia se emplea monoetanolamina. En un ejemplo de realización de preferencia en el marco de la presente invención se utiliza como ligante un copolímero, que además está reticulado con epiclorhidrina. En un ejemplo de realización de especial preferencia en el marco de la presente invención se utiliza como ligante un copolímero de ácido adipínico con N-(2-aminoetil)-1 ,2-etandiamina y epiclorhidrina. El ligante por lo demás puede contener otros adyuvantes para la copolimerización u otros adyuvante o aditivos usuales, p. ej. isocianatos. Respecto del peso total en seco del compuesto, el ligante está contenido ventajosamente en una cantidad de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 10% en peso, de preferencia aproximadamente 0,3 a aproximadamente 5% en peso, de preferencia especial aproximadamente 0,5 a aproximadamente 3% en peso. Se cumple otro objetivo de esta invención mediante un procedimiento para la preparación del compuesto de la invención, en el que se disponen y se mezclan las micropartículas de colorantes y/o cargas, la composición de nanopartículas de carbonato de calcio y el ligante. En este caso, el ligante se agrega a las partículas de colorantes y/o de carga o a la composición de carbonato de calcio y la mezcla resultante se mezclan con el segundo componente en cada caso y se homogenizan. En una conformación alternativa, se mezclan primero las partículas de colorantes y/o de carga con la composición de carbonato de calcio, y a la mezcla de reacción resultante se le agrega el ligante y se homogeniza. Pero también puede presentarse una solución acuosa o una suspensión del ligante, a la que en primer lugar se agregan las micropartículas de colorantes y/o de carga y luego la composición de nanopartículas de carbonato de calcio o primero la composición de nanopartículas de carbonato de calcio y luego se agregan las micropartículas de colorantes y/o de carga, y a continuación se homogeniza. En principio, tanto las micropartículas de colorantes y/o de carga como también la
composición de nanopartículas de carbonato de calcio pueden usarse en seco, como también como suspensión acuosa. En el caso que las micropartículas de colorantes y/o de carga y la composición de nanopartículas de carbonato de calcio se utilizan secas, debe agregarse suficiente agua, para que se produzca una suspensión acuosa. Por lo general, la composición de nanopartículas de carbonato de calcio se pone a disposición en forma de suspensión acuosa, mientras que las micropartículas de colorantes y/o de carga pueden usarse en forma sólida o en forma de suspensión acuosa. Las micropartículas inorgánicas de colorantes y/o de carga, de preferencia se emplean en forma sólida y las micropartículas orgánicas de colorantes y/o cargas como suspensión acuosa. En este caso, "sólido" no significa necesariamente "seco". El concepto "sólido" sólo cumple la función de describir la consistencia de la sustancia utilizada, que puede contener una proporción considerable de humedad. Así, por ejemplo, una mezcla de 80% en peso de micropartículas inorgánicas de colorantes y/o de carga con 20% en peso de agua, a pesar de ello puede presentar una consistencia sólida. El ligante de preferencia, se pone a disposición en forma de suspensión acuosa, de preferencia especial como solución. A fin de garantizar una mejor dispersión, puede agregarse a cada una de las suspensiones o mezclas además uno o más agentes dispersantes, p. ej. en forma de un polvo o una solución acuosa. El o los agentes dispersantes pueden agregarse por ejemplo después del agregado del ligante, a la mezcla de reacción resultante o previo al agregado del ligante a las partículas de colorantes y/o de carga o la composición del carbonato de calcio, al componente que se agrega posteriormente al ligante, o al componente que se agrega por mezclado. Los agentes dispersante ventajosos son por ejemplo sales del ácido poliacrílico, como la sal de sodio, polifosfato de sodio o copolímeros de poliacroleina/acrilato. Además pueden agregarse también agentes de dispersión poliméricos catiónicos y/o amfotéricos, p. ej. cloruro de polialildimetilamonio (poliDADMAQ o copolímeros del ácido acrílico con monómeros catiónicos o mezclas de tales agentes dispersantes. Tales productos se describen p. ej. en la DE 40 18 162 y pueden adquirirse p. ej. en la empresa Stockhausen GmbH, Krefeld,
bajo la denominación Prástol y otras. Estos agentes dispersantes pueden agregarse adicionalmente al ligante en una cantidad de 0,01% en peso a 1 % en peso respecto del peso total en seco del compuesto, de preferencia en una cantidad de 0,1 % en peso a 0,5% en peso, p. ej. 0,25% en peso. Los mismos ayudan a la adsorción del ligante. El mezclado y la homogeneización de las suspensiones de las partículas de colorantes y/o de carga o bien, de la composición de carbonato de calcio incluyendo el agregado bajo agitación y el mezclado del ligante puede realizarse por ejemplo con un sistema de agitación del tipo Pendraulik, con un disco dentado de 3,5 cm diámetro como agitador y de preferencia a temperatura ambiente. Asimismo el mezclado y la homogeneización de las suspensiones, en especial, cuando las partículas de colorantes y/o de carga en primera instancia se mezclan con el ligante, puede realizarse mediante un mezclador de rejas. Los mezcladores de reja funcionan según el principio del lecho fluidizado producido mecánicamente. Las paletas de reja rotan cerca de la pared interna de un tambor horizontal cilindrico y trasladan los componentes de la mezcla desde el lecho del producto hacia el espacio abierto de mezclado. El lecho fluidizado producido en forma mecánica garantiza un mezclado intensivo, incluso de un gran volumen de preparado en un tiempo muy breve. Se utilizan picadoras y/o dispersadoras para dispersar grumos en seco. El equipamiento usado puede adquirirse en la empresa Gebrüder Lódige Maschinenbau GmbH, Paderborn, Alemania. Si la suspensión de la composición de carbonato de calcio recién se agrega, cuando las partículas de colorantes y/o de carga ya recibieron un tratamiento previo con el ligante, esto puede llevarse a cabo, por ejemplo, mediante un sistema mezclador con tubos, por ejemplo al bombear la suspensión mediante una bomba centrífuga a través del sistema mezclador con tubos y la suspensión de las partículas de colorantes y/o de carga sometidas a tratamiento previo, se ingresan en forma continua en el sistema mezclador con tubos utilizando un tubo de aspiración. Un tal dispositivo mezclador con tubos, puede obtenerse por ejemplo en la empresa Ystral GmbH, Ballrechten-Dottingen, Alemania. La mezcla se realiza a una temperatura ambiente de aprox. 20 - 25°C. No es necesario
impedir un calentamiento generado por el proceso de preparación, p. ej. a causa de la fricción durante el proceso de dispersión. Así, la temperatura durante el proceso por lo general es de 20 -90°C, preferentemente entre 20 y 70°C. Asimismo puede usarse una combinación de diferentes sistemas de mezclado. Los compuestos obtenidos conforme el proceso de fabricación de la invención, pueden secarse, de modo que el compuesto precipita como sólido, pero también pueden continuar procesándose como suspensión, así como nueva suspensión acuosa del compuesto secado, de modo que no sólo el compuesto de la invención en sí mismo, sino también una suspensión acuosa del mismo, constituyen la solución de un objetivo de la presente invención. Puede reducirse el contenido de agua de las suspensiones del compuesto obtenidas conforme el proceso de fabricación de la invención, p. ej. por vía térmica, tal vez con un secador por rociado o una microonda o en un horno, o por vía mecánica, por ejemplo por filtración, de modo que el compuesto se obtiene como sólido seco o húmedo, p. ej. en forma de una torta de filtro. A fin de obtener un compuesto seco, este se seca ejemplo en un horno a 105°C hasta lograr un peso constante. Otros aspectos de la presente invención son las posibilidades de uso del compuesto, ya sea en estado sólido, húmedo o seco, o como suspensión acuosa. De ese modo, uno de los usos principales del compuesto o de una suspensión es el uso como carga o colorante, p. ej. en el papel y/o como colorante en pinturas para aplicar con pincel, aunque no en la elaboración o procesamiento de papel térmico, en tanto el compuesto contiene micropartículas orgánicas. El uso como carga o colorante puede producirse en la fabricación de papel o en el acabado del papel, p. ej. durante el estucado del papel, aunque no se incluye el papel térmico, cuando el compuesto contiene micropartículas orgánicas. En la fabricación de papel se utiliza el compuesto de preferencia en cantidades de 0,5 a
50% en peso, de preferencia de 1 a 30% en peso respecto del peso total del papel. Para el acabado del papel, p. ej. durante el estucado del papel, las cantidades preferidas del compuesto de la invención son de 0,5 a 100 g/m2, de preferencia de 2 a 50 g/m2, de preferencia especial de 5 a
25 g/m2 por lado del papel. En este caso, el compuesto también puede usarse en sistemas de múltiples aplicaciones, p. ej. en el estucado previo y/o el estucado intermedio y/o el estucado de cubrimiento o el estucado sencillo. Cuando el estucado del compuesto es un estucado previo y/o intermedio, puede sobre ellos realizarse otra aplicación con colorantes convencionales conocidos por el especialista. El compuesto puede usarse para papeles estucados de uno o de ambos lados, donde uno o varios de los estucados de uno o de ambos lados contiene el compuesto. El papel estucado o sin estucar de un lado o de ambos lados, puede ser papel calandrado, como también papel sin calandrar. Debido a la selección dirigida del compuesto respecto de su composición y su tamaño, puede además modificarse el volumen de poros del papel o bien, del estucado, a través de la ocupación o la falta de ocupación por las partículas del compuesto, por ejemplo, éste aumentarse y controlarse, aunque un uso tal del compuesto de la invención, en tanto contenga micropartículas orgánicas, no incluye el área del papel térmico, su preparación o procesamiento. El compuesto según la invención también puede usarse junto con otros colorantes y/o cargas usuales, en tanto el uso no se refiera al área del papel térmico, su preparación o procesamiento, cuando el compuesto contiene micropartículas orgánicas. Por lo tanto también son objeto de la presente invención las cargas o colorantes que comprenden un compuesto de la invención o una suspensión del mismo. Se cumple otro objetivo de la presente invención mediante el uso en la fabricación de pinturas o plásticos, p. ej. para aumentar la opacidad de pinturas o plásticos. Aquí, en especial los compuestos que comprenden micropartículas orgánicas en forma de esferas huecas, pueden implicar adicionalmente un aumento en la aislación del calor. Los compuestos de la invención, debido a su estructura también pueden usarse para la reducción del "sheen". Se entiende por "sheen" un brillo que se produce al observar una superficie en un ángulo muy plano que con frecuencia produce irritación en el observador. Para reducir el "sheen" es necesaria una distribución muy dispersa, que puede ser aportada por los compuestos de la invención.
Los compuestos de la invención también pueden usarse como sustancias espesantes, p. ej. como agentes espesantes o de control de viscosidad. Debido a la estructura en forma de plaquetitas de Las micropartículas de colorantes y/o de carga inorgánicas, como talco y/o mica, así como debido a las propiedades de superficie del carbonato de calcio, el compuesto de la invención posibilita p. ej. el uso de un "carbonato de calcio en forma de plaquetitas". Debido a la estructura de esfera hueca de Las micropartículas de colorantes y/o de carga orgánicas, como ser esferas huecas de poliestireno, así como de las propiedades de superficie del carbonato de calcio, el uso del compuesto de la invención también permite, p. ej. el uso de un "carbonato de calcio liviano" en plásticos y pinturas, lo que p. ej. puede ser ventajoso en la construcción de aviones. Se cumple otro objetivo de la presente invención mediante el uso del compuesto de la invención o de una suspensión del mismo como adyuvante de filtración, ya sea solo como capa filtrante o dentro o sobre un material portante natural o sintético, como por ejemplo fibras de algodón, celulosa y poliamida. A través de la estructura porosa y la escasa segregación de los compuestos, resulta una transferencia óptima de líquidos con una simultánea buena fuerza de retención para sustancias suspendidas. Así también es objetivo de la presente invención un adyuvante de filtración que comprende un compuesto de la invención o una suspensión del mismo. Se cumple otro objetivo de la presente invención mediante una pintura pincelabie que comprende un compuesto de la invención, pero para el uso en la elaboración o el procesamiento de papel térmico, cuando el compuesto contiene micropartículas orgánicas. De preferencia una pintura tal para aplicar con pincel presenta un contenido de sólidos de 25 - 75% en peso, de mayor preferencia de 30 - 60% en peso, de preferencia especial de 30 - 40% en peso. La proporción del compuesto respecto del contenido total de sólidos la pintura pincelabie puede ser de 3 a 97% en peso, de preferencia se ubica entre 10 y 90% en peso. De preferencia especial asciende a 85 ± 10% en peso. En vista de las excelentes propiedades de ligación de los ligantes de la invención en los
compuestos de la invención, en especial en vistas de la sorprendentemente buena adhesión de las nanopartículas del carbonato de calcios en la superficie de las micropartículas, finalmente se cumple otro objetivo de la invención anterior mediante el uso de un copolímero que comprende como monómero uno o varios ácidos dicarboxílicos y uno o varios monómeros del grupo de las diaminas, triaminas, dialcanolaminas o trialcanolaminas para el recubrimiento al menos parcial de partículas de colorantes y/o de carga con una composición que comprende nanopartículas de carbonato de calcio, como se describieron anteriormente. De preferencia especial es aquí el uso de un copolímero de ácido adipínico con N-(2-Amionoetil)-1 ,2-etandiamina y epiclorhidrina como ligante. Mediante las figuras, ejemplos y ensayos que se describen a continuación se explica la invención en mayor detalle, no constituyendo esto limitación de la invención. En las figuras que se describen a continuación se trata de placas en cuadrículas con microscopio electrónico (REM) de determinadas mezclas del estado de la técnica y de compuestos conforme la invención. Las mezclas así como los compuestos de la invención para ello se ajustaron con agua utilizando el dispositivo Ultraturax a una concentración de 20% en peso. De ello se diluyeron en cada caso algunas gotas (aprox. 100 mg) en 250 mi de agua dest. y se filtran a través de filtro de membrana con poros mayores de 0,2 pm. Los preparados que se obtuvieron de ese modo en el filtro de membrana se vaporizaron con oro y se evaluaron en el REM con distintas ampliaciones.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS En la figura 1 se muestra la placa REM de un preparado de una mezcla de nanopartículas de carbonato de calcio y micropartículas orgánicas sin ligante. En la figura 2 se muestra la placa REM de otro preparado de una mezcla de nanopartículas de carbonato de calcio y micropartículas orgánicas sin ligante. En la figura 3 se muestra la placa REM de un preparado de una mezcla de nanopartículas de carbonato de calcio y micropartículas inorgánicas sin ligante. En la figura 4 se muestra la placa REM de un preparado de una mezcla de nanopartículas
de carbonato de calcio y micropartículas inorgánicas sin ligante. En la figura 5 se muestra la placa REM de un preparado de un compuesto según la invención de micropartículas orgánicas, nanopartículas de carbonato de calcio y ligante. En la figura 6 se muestra la placa REM de un preparado de otro compuesto según la invención de micropartículas orgánicas, nanopartículas de carbonato de calcio y ligante. En la figura 7 se muestra la placa REM de un preparado de otro compuesto según la invención de micropartículas orgánicas, nanopartículas de carbonato de calcio y ligante. En la figura 8 se muestra la placa REM de un preparado de otro compuesto según la invención de micropartículas inorgánicas, nanopartículas de carbonato de calcio y ligante. En la figura 9 se muestra la placa REM de un preparado de otro compuesto según la invención de micropartículas inorgánicas, nanopartículas de carbonato de calcio y ligante. En la figura 10 se muestra la placa REM de un preparado de otro compuesto según la invención de micropartículas inorgánicas, nanopartículas de carbonato de calcio y ligante. En la figura 11 se muestra la placa REM de un preparado de otro compuesto según la invención de micropartículas orgánicas, nanopartículas de carbonato de calcio y ligante.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
EJEMPLOS: Preparación y descripción de nanopartículas que pueden usarse conforme la invención En adelante se describe la preparación de nanopartículas de composiciones de carbonato de calcio adecuadas para los compuestos de la invención: La composición de nanopartículas de carbonato de calcio 1 se obtuvo en forma continua mediante el uso de mármol noruego premolido en seco en un molino a bolas a un diámetro equivalente esférico de 45 pm, mediante molienda húmeda en un molino a bola de atritación vertical de 160 litros, en dos pasadas utilizando en total 0,85% en peso de poliacrilato de sodio/magnesio con un PM de aproximadamente 6000 g/mol respecto del peso total en seco del compuesto como adyuvantes de dispersión/de molienda, con un contenido de sólidos de 72% en
peso, a la siguiente distribución de tamaño:
La viscosidad de Brookfield de la suspensión obtenida después de la molienda húmeda, fue de 285 mPa«s. Las bolas de molienda utilizadas que se componen de silicato de circonio y baddeleyita tenían un tamaño de 0,5 - 2 mm. La composición de nanopartículas de carbonato de calcio 2 se obtuvo en forma continua mediante el uso de mármol noruego premolido en seco en un molino a bolas a un diámetro equivalente esférico de 45 pm, mediante molienda húmeda en un molino a bola de atritación vertical de 160 litros, en dos pasadas utilizando en total 0,85% en peso de poliacrilato de sodio/magnesio con un PM de aproximadamente 6000 g/mol respecto del peso total en seco del compuesto como adyuvantes de dispersión/de molienda y 1% en peso copolímero de polietileno-ácido poliacrilico-sal de sodio (de Primacor 5880 I, DOW, neutralizado a 95°C con la cantidad equivalente de NaOH respecto de los grupos del ácido carboxílico) respecto del peso total en seco del compuesto, con un contenido de sólidos de 72% en peso, a la siguiente distribución de tamaño: Diámetro (nm) Cantidad (N) de partículas % en peso en N% < 200 96,5 26,1 200 - 400 2,1 20 400-600 0,5 17,8 600-800 0,1 13,3 800-1000 < 0,1 8,9
La viscosidad de Brookfield de la suspensión obtenida después de la molienda húmeda, fue de 450 mPa*s. Las bolas de molienda utilizadas que se componen de silicato de circonio y baddeleyita tenían un tamaño de 0,5 - 2 mm. La composición de nanopartículas de carbonato de calcio 3 se obtuvo en forma continua mediante el uso de mármol noruego con un diámetro equivalente esférico de 45 pm, mediante molienda húmeda en un molino a bola de atritación vertical de 1500 litros, en dos pasadas utilizando en total 0,95% en peso de poliacrilato de sodio/magnesio con un PM de aproximadamente 6000 g/mol respecto del peso total en seco del compuesto como adyuvantes de dispersión/de molienda con un contenido de sólidos de 75% en peso, a la siguiente distribución de tamaño:
La viscosidad de Brookfield de la suspensión obtenida después de la molienda húmeda, fue de 285 mPa«s. Las bolas de molienda utilizadas que se componen de silicato de circonio y baddeleyita tenían un tamaño de 0,5 - 2 mm. La composición de nanopartículas de carbonato de calcio 4 se obtuvo en forma continua mediante el uso de piedra caliza del sur de Francia de la zona de Provence, con un diámetro equivalente esférico de 45 µ?? mediante molienda húmeda en un molino horizontal con sistema de agitación (Dynomill, capacidad 1 ,4 litros) utilizando en total 0,45% en peso de poliacrilato de sodio/magnesio con un PM de aproximadamente 6000 g/mol respecto del peso total en seco de la piedra caliza como adyuvantes de dispersión/molienda, con un contenido de sólidos de 65% en
peso, a la siguiente distribución de tamaño:
La viscosidad de Brookfield de la suspensión obtenida después de la molienda húmeda, fue de 285 mPa-s. Las bolas de molienda utilizadas que se componen de silicato de circonio y baddeleyita tenían un tamaño de 0,5 - 2 mm. A continuación se secó la suspensión mediante secador por rociado (proveedor: empresa NIRO) a una temperatura de partida de 105°C. La humedad después del secado se ubicó en < 0,3% en peso de agua. Descripción de micropartículas que pueden usarse conforme la invención Micropartículas orgánicas 1 : suspensión Ropaque HP-1055 (Rohm &Haas): Tamaño de partículas: relativamente uniforme 1,0 µ?t? El tamaño de partículas se determinó mediante REM. Contenido de sólidos: 27% en peso (determinado a 120°C, 2 h en el armario de secado)
Micropartículas orgánicas 2: dispersión de polietileno Tamaño de partículas: aprox. 0,25 - 1 , 5 pm El tamaño de partículas se estimó a simple vista mediante REM. Contenido de sólidos: 25,1% en peso (determinado a 120°C, 2 h en el armario de secado) Micropartículas inorgánicas 1 : suspensión Finntalc C 10 (MONDO Minerals, Finlandia) Tamaño de partículas: 95% en peso < 10 pm 80% en peso < 5 pm
45% en peso < 2 µ?t? El tamaño de partículas se determinó mediante el método de sedimentación utilizando un dispositivo Sedigraph 5100, Micromeritics, EE.UU. Contenido de sólidos: 61 ,5% en peso, (determinado a 120°C, 2 h en el armario de secado) Micropartículas inorgánicas 2: polvo Finntalc P 05, MONDO Minerals, Finlandia, Tamaño de partículas: 96% en peso < 10 pm 79% en peso < 5 pm 43% en peso < 2 pm El tamaño de partículas se determinó mediante el método de sedimentación utilizando un dispositivo Sedigraph 5100, Micromeritics, EE.UU. Humedad: < 0,5% en peso de agua (determinado a 120°C, 2 h en el armario de secado) Descripción de ligantes que pueden usarse según la invención Ligante 1 15 ± 0,5% en peso de solución acuosa de un copolímero de ácido adipínico con N-(2-aminoetil)-1 ,2-etandiamina y epiclorhidrina con los siguientes datos característicos: • contenido total de cloro: aproximadamente 1 ,5% en peso • contenido orgánico de cloro: < 0,5% en peso · PM > 1000 g/mol • viscosidad de Brookfield de la solución acuosa: 80 mPa«s ± 30 mPa*s (Brookfield tipo EV-2+, husillo plano 3, 100 r.p.m.) • pH 3,0 Tales productos pueden prepararse de modo conocido por el especialista en síntesis orgánica mediante la síntesis en dos pasos. La elaboración se realiza p. ej. mediante la obtención de un intermediario que se compone del producto de reacción de dietilentriamina, monoetanoiamina y ácido adipínico en agua destilada. En una segunda reacción se transforma el intermediario resultante con epiclorhidrina mediante la utilización de ácido sulfúrico y sorbato de
potasio como catalizador para obtener el producto final, diluyendo con agua a un contenido de sólidos de 12 - 20% en peso y el valor del pH se ajusta con ácido sulfúrico adicional a pH 3. Tales copolímeros pueden adquirirse entre otros de la empresa Lanxess, Alemania, y la empresa Mare, Italia, como por ejemplo Nadavin, p. ej. Nadavin DHN (al 15%). Ligante 2 60 ± 0,5% en peso de solución acuosa activa de un copolímero de ácido adipínico con N-(2-aminoetil)-1 ,2-etandiamina con los siguientes datos característicos: • viscosidad de Brookfield de la solución acuosa de 60% en peso: 1300 mPa*s ± 100 mPa* s • (Brookfield tipo EV-2+, husillo plano 3, 100 r.p.m.) • número de ácido: 12 mg KOH/g sólido • número de color: 4 pH 8,9 Tales productos pueden prepararse de modo conocido por el especialista en síntesis orgánica mediante la síntesis en un paso. La elaboración para esta invención se realiza mediante la reacción de 300,0 g de dietanoltriamina, 18,7 g monoetanolamina y 446,9 g de ácido adipínico en 439,4 g de agua destilada. Para ello la monoetanolamina se agrega en porciones lentamente a la dietanoltriamina. Durante el agregado se mantiene la temperatura en 1 10 -120°C. Después de finalizada la reacción exotérmica, teniendo en cuenta la temperatura del vapor de máx. 103°C, se calienta lentamente a 160 - 170°C. Con esta temperatura se hierve a un número de ácido de aprox. 20 mg KOH/g. Luego se enfría a 130°C y se agrega agua destilada cuidadosamente en pequeñas porciones hasta que el contenido de sólidos es de 60% en peso. Ejemplos Ejemplo 1 Ensayo comparativo 1: Mezcla de micropartículas orgánicas 1 y composición de nanopartículas de carbonato de calcio 3: Se mezclaron 473,3 g de la composición de nanopartículas de carbonato de calcio 3 con
438,2 g de la suspensión de las micropartículas orgánicas 1 en el sistema de agitación Pendraulik con un disco dentado de 3,5 cm de diámetro como agitador y una velocidad de agitación de 7500 r.p.m. con una temperatura inicial de 22°C durante 15 min bajo agitación. La temperatura final después del mezclado fue de 45 °C. La mezcla resultante presentaba los siguientes datos característicos: • viscosidad de Brookfield medida al cabo de 5 min./60 min/120 min.: 77 / 79 / 81 mPa* s • pH: 8,23 • contenido de sólidos: 52,22% en peso Puede deducirse claramente de la figura 1 que las nanopartículas de carbonato de calcio están segregadas de las micropartículas orgánicas. Sólo una pequeña proporción del 75% en peso de las nanopartículas de carbonato de calcios es visible en la toma REM. Se realizó un ensayo de filtrado a fin de poder explicar la tendencia a segregarse, mediante la preparación de 200 mi de una suspensión con 0,5% en peso de contenido de sólidos de la mezcla de nano-/micropartículas y se filtra la suspensión utilizando un filtro de membranas con 0,2 µ?? de diámetro de poros (presión: aprox. 25 mbar, bomba de chorro de agua; temperatura ambiente). Se midió el tiempo necesario para filtrar 200 mi. Al producirse la segregación, las nanopartículas de carbonato de calcio en primera instancia emergen de los poros, pero con el tiempo se forma una torta de filtro secundaria sobre la membrana de filtro y bloquea los poros. Tiempo de filtración: > 24 horas. Al cabo de 10 h aún restan 90 mi de suspensión a ser filtrada. El tiempo de filtración muestra claramente la segregación de nano- y micropartículas. Ensayo comparativo 2: Mezcla de micropartículas orgánicas 2 y composición de nanopartículas de carbonato de calcio 3: Se mezclaron 900 g, respecto de la sustancia seca de la composición de nanopartículas de carbonato de calcio 3, con 100 g de la suspensión de las micropartículas orgánicas 2 en el sistema de agitación Pendraulik con un disco dentado de 3,5 cm de diámetro como agitador y una velocidad de agitación de 7500 r.p.m. con una temperatura inicial de 22°C durante 15 min bajo
agitación. La temperatura final después del mezclado fue de 40 °C. La mezcla resultante presentaba un contenido de sólidos de 62,5% en peso. Puede deducirse claramente de la figura 2 que las nanopartículas de carbonato de calcio están segregadas de las microparticulas orgánicas. Sólo una pequeña proporción del 90% en peso de las nanopartículas de carbonato de calcios es visible en la toma REM. Ensayo comparativo 3: Mezcla de microparticulas inorgánicas 2 y carbonato de calcio molidas conjuntamente: Se realizó la molienda de una mezcla de • 47,0% en peso de mármol noruego molido en seco en un molino a bolas convencional, a un diámetro medio esférico de partículas de 45 µp? • 23,3% en peso de micropartículas 2 • 28,9% en peso de agua • 0,4% en peso de una solución de poliacrilato de sodio como adyuvante de molienda · 0,4% en peso solución de copolímero de (ácido acrílico/butilacrilato) neutralizada con potasio como agente dispersante mediante molienda húmeda en un molino horizontal a bolas con sistema de agitación de la empresa Dynomill con capacidad de 2 litros, a la siguiente distribución granulométrica: • Tamaño de partículas: 99% en peso < 10 µ?? 76% en peso < 2 µ?? 51 % en peso < 1 µ?? 12% en peso < 0,2 µ?t? El tamaño de partículas se determinó mediante el método de sedimentación utilizando un dispositivo Sedigraph 5100, Micromeritics, EE.UU. · viscosidad de Brookfield medida al cabo de 5 min./60 min/120 min.: 182 / 194 / 210 mPa* s pH: 9,4, • contenido de sólidos: 69,8% en peso
Puede deducirse claramente de la figura 3 que las nanopartículas de carbonato de calcio se han segregado de las microparticulas inorgánicas. Se realizó un ensayo de filtrado, a fin de poder explicar la tendencia a segregarse, mediante la preparación de 200 mi de una suspensión con 0,5% en peso de contenido de sólidos de la mezcla molida conjuntamente y se filtra la suspensión utilizando un filtro de membranas con 0,2 mm de diámetro de poros (presión: aprox. 25 mbar, bomba de chorro de agua; temperatura ambiente). Se midió el tiempo necesario para filtrar 200 mi. Al producirse la segregación, las nanopartículas de carbonato de calcio en primera instancia emergen de los poros, pero con el tiempo se forma una torta de filtro secundaria sobre el filtro de membrana y bloquea los poros. Tiempo de filtración: > 24 horas. Al cabo de 12 h aún restan 50 mi de la suspensión a ser filtrada. El tiempo de filtración muestra claramente la segregación de nano- y microparticulas. Ensayo comparativo 4: Mezcla de microparticulas inorgánicas y Nano- Carbonato de calcio-composición 1: Se mezclaron 753,4 g de la composición de nanopartículas de carbonato de calcio 1 con
882,0 g de la suspensión de las microparticulas inorgánicas 1 en el sistema de agitación Pendraulik con un disco dentado de 3,5 cm diámetro como agitador y una velocidad de agitación de 7500 r.p.m. con una temperatura inicial de 22 °C durante 15 min. bajo agitación. La temperatura final después del mezclado fue de 48 °C. La mezcla resultante presentaba los siguientes datos característicos: • viscosidad de Brookfield medida al cabo de 5 min./60 min/120 min.: 142 / 138 / 138 mPa«s • pH: 9,4 • contenido de sólidos: 69,8% en peso Puede deducirse claramente de la figura 4 que las nanopartículas de carbonato de calcio se han segregado de las microparticulas inorgánicas. Sólo una pequeña proporción del 50% en peso de las nanopartículas de carbonato de calcios es visible en la toma REM. Se realizó un ensayo de filtrado a fin de poder explicar la tendencia a segregarse, mediante
la preparación de 200 mi de una suspensión con 0,5% en peso de contenido de sólidos de la mezcla de nano-/micropartículas y se filtra la suspensión utilizando un filtro de membranas con 0,2 mm de diámetro de poros (presión: aprox. 25 mbar, bomba de chorro de agua; temperatura ambiente). Se midió el tiempo necesario para filtrar 200 mi. Al producirse la segregación, las nanopartículas de carbonato de calcio en primera instancia emergen de los poros, pero con el tiempo se forma una torta de filtro secundaria sobre la membrana de filtro y bloquea los poros. Tiempo de filtración: > 24 horas. Al cabo de 10 h aún restan 70 mi de la suspensión a ser filtrada. El tiempo de filtración muestra claramente la segregación de nano- y micropartículas. Ejemplos conforme la invención Ejemplo 2: compuestos de micropartículas orgánicas , Composición de nanopartículas de carbonato de calcio y ligante I Ensayo 5: Compuesto de 25% en peso de micropartículas orgánicas 1 y 75% en peso de composición de nanopartículas de carbonato de calcio 3: Se colocaron 2.100 g de la composición de nanopartículas de carbonato de calcio 3 en el sistema de agitación Pendraulik y se agregan mezclando 1.944,4 g de la suspensión de las micropartículas orgánicas 1 durante 2 min.. El contenido de sólidos se diluyó con agua a una concentración de 50% en peso. A esta mezcla se agregaron mezclando 272,7 g de ligante 1 como solución acuosa con un contenido de sólidos de 15,4% en peso durante otros 2 min y se diluye con agua a un contenido de sólidos de 35% en peso. La mezcla de reacción así obtenida se sometió a cizallamiento durante 15 minutos donde después de la mitad del tiempo de cizallamiento con NaOH al 10% en peso se ajustó el valor del pH a 9 y se dispersó con 0,525% en peso respecto del contenido total de sólidos de una solución acuosa activa al 42% en peso de una sal de sodio del ácido poliacrílico (PM: aproximadamente 4000 g/mol; pH: 8,5). El sistema de agitación Pendraulik estaba equipado con un disco dentado de 3,5 cm de diámetro y la velocidad de agitación fue de 7500 r.p.m. La temperatura de partida fue de 21 °C y la temperatura final al cabo del tiempo de cizallamiento de 15 minutos fue de 38 °C. La suspensión resultante del compuesto presentaba los siguientes datos característicos:
viscosidad de Brookfield medida al cabo de 5 min./60 min/120 min.: 610 / 580 / 583 mPa«s pH: 9,04 • contenido de sólidos: 35,1 % en peso
Puede deducirse claramente de la figura 5 que las nanopartículas de carbonato de calcio no están segregadas de las microparticulas orgánicas y se encuentra en la superficie de las microparticulas orgánicas. Puede reconocerse con claridad, que el volumen de los poros en el Ejemplo 2, Ensayo 5 pudo aumentarse mucho respecto del Ejemplo 1 , Ensayo 1. Se realizó un ensayo de filtración, a fin de poder explicar la tendencia a segregarse, mediante la preparación de 200 mi de una suspensión con 0,5% en peso de contenido de sólidos de la mezcla de nano-/micropartículas y se filtra la suspensión utilizando un filtro de membranas con 0,2 mm de diámetro de poros (presión: aprox. 25 mbar, bomba de chorro de agua; temperatura ambiente). Se midió el tiempo necesario para filtrar 200 mi. Al producirse la segregación, las nanopartículas de carbonato de calcio en primera instancia emergen de los poros, pero con el tiempo se forma una torta de filtro secundaria sobre el filtro de membrana y bloquea los poros. Tiempo de filtración: 1 ,5 horas. El tiempo de filtración muestra claramente, que se redujo de modo importante la segregación de nano- y microparticulas. Prácticamente no se forma una torta de filtro secundaria de nanopartículas de carbonato de calcio sobre el filtro de membrana, que bloquea los poros. El tiempo de filtración, debido a la estructura abierta del conjunto, es muy breve en comparación con el ensayo 1 del ejemplo . Ensayo 6: Compuesto de 50% en peso de microparticulas orgánicas 1 v 50% en peso de composición de nanopartículas de carbonato de calcio 3: Se colocaron 1.457 g de la composición de nanopartículas de carbonato de calcio 3 en el sistema de agitación Pendraulik y se agregan mezclando 4.047 g de la suspensión de las microparticulas orgánicas 1. El contenido de sólidos se diluyó con agua a una concentración de 40% en peso. A esta mezcla se agregaron mezclando 283,8 g de ligante 1 como solución acuosa
con un contenido de sólidos de 15,4% en peso y se diluyó con agua destilada a 30% en peso y la mezcla de reacción se agitó durante 15 min, donde el valor del pH al principio del tiempo de agitación, se ajustó con NaOH al 10% en peso, a un valor de 9 y se dispersó con 0,3% en peso respecto del contenido total de sólidos de una solución acuosa activa al 42% en peso de una sal de sodio del ácido poliacrílico (PM: aproximadamente 4000 g/mol; pH: 8,5) respecto del total de sólidos. El sistema de agitación Pendraulik se había equipado con un disco dentado de 3,5 cm diámetro como agitador. La velocidad de agitación fue de 7500 r.p.m.. Al comienzo la temperatura fue de 22°C. Durante la agitación 15 minutos, la temperatura de la suspensión aumentó a una temperatura final de 42 °C. La suspensión resultante del compuesto presentaba los siguientes datos característicos: • viscosidad de Brookfield medida al cabo de 5 min./60 min/120 min.: 459 / 574 / 616 mPa«s • pH: 9,03 • contenido de sólidos: 28,9% en peso Puede deducirse claramente de la figura 6 que las nanopartículas de carbonato de calcio no están segregadas de las micropartículas orgánicas y se encuentra en la superficie de las micropartículas orgánicas. Puede reconocerse con claridad, que el volumen de los poros en el Ejemplo 2, Ensayo 6 pudo aumentarse mucho respecto del Ejemplo 1 , Ensayo 1. Ensayo 7: Compuesto de 9% en peso de micropartículas orgánicas 1 y 91% en peso de la composición de nanopartículas de carbonato de calcio 4: a) Paso 1: Preparación de un intermediario a partir de composición de nanopartículas de carbonato de calcio 4 con ligante 1 Se presentan 2500 g de composición de nanopartículas de carbonato de calcio 4 en un mezclador de reja de 1 litro de capacidad, tipo Lddige, Alemania, y se agregan 324,7 g de solución acuosa del ligante 1 con el mezclador en funcionamiento, durante el período de 10 minutos y se homogeniza otros 10 minutos. El contenido de sólidos del intermediario fue después del agregado del ligante 1 90,2% en peso y presentó una consistencia sólida pulverulenta. b) Paso 2: Preparación del compuesto a partir del intermediario de nanopartículas de
carbonato de calcio y microparticulas orgánicas 1 Se colocaron 1 1 1 g de la suspensión de las microparticulas 1 en el sistema de agitación Pendraulik y se agregaron mezclando 332,6 g de intermediario de las nanoparticulas de carbonato de calcio del Paso a) y se diluye con agua a una concentración de 46% en peso y así se coestructuraron los componentes. La suspensión resultante del compuesto presentaba los siguientes datos característicos: • viscosidad de Brookfield medida al cabo de 2 horas después de la preparación: 795 mPa«s • pH: 7,6 · contenido de sólidos: 46,7% en peso En comparación con la mezcla, en el compuesto según la invención pudo observarse en el microscopio electrónico con cuadrículas, una buena cobertura de superficie de las microparticulas a través de las nanoparticulas de carbonato de calcio. Ensayo 8: Compuesto de 10% en peso de microparticulas orgánicas 2 y 90% en peso de composición de nanoparticulas de carbonato de calcio 3: Se colocaron 1800 g, respecto de la sustancia seca de la composición de nanoparticulas de carbonato de calcio 3, en el sistema de agitación Pendraulik y se agregaron mezclando 200 g, respecto de la sustancia seca de la suspensión de las microparticulas orgánicas 2, durante 2 min. El contenido de sólidos se diluyó con agua a una concentración de 50% en peso. A esta mezcla se agregaron mezclando 5,0 %, respecto del contenido total de sólidos de nano- y microparticulas, del ligante 1 como solución acuosa con un contenido de sólidos de 15,4% en peso durante otros 2 min y se diluye con agua a un contenido de sólidos de 40% en peso. La mezcla de reacción así obtenida se sometió a cizallamiento durante 15 minutos donde después de la mitad del tiempo de cizallamiento con NaOH al 10% en peso se ajustó el valor del pH a 9 y se dispersó con 1 % en peso respecto del contenido total de sólidos de una solución acuosa activa de 40% en peso de una sal de sodio del ácido poliacrílico (PM: aproximadamente 4000 g/mol; pH: 8,5). El sistema de agitación Pendraulik estaba equipado con un disco dentado de 3,5 cm de diámetro y la velocidad de agitación fue de 7500 r.p.m.. La temperatura de partida fue de 23°C y la temperatura final después
del tiempo de cizallamiento de 15 min fue de 42 °C. La suspensión resultante del compuesto presentaba los siguientes datos característicos:
• pH: 9,0 • contenido de sólidos: 40,9% en peso Puede deducirse claramente de la figura 7 que las nanopartículas de carbonato de calcio no están segregadas de las micropartículas orgánicas y se encuentran en la superficie de las micropartículas orgánicas. Ejemplo 3: compuestos de micropartículas inorgánicas, Composición de nanopartículas de carbonato de calcio y ligante I Ensayo 9: Compuesto de 50% en peso micropartículas inorgánicas 2 y 50% en peso de composición de nanopartículas de carbonato de calcio 1: a) Paso 1 Preparación de un intermediario a partir de micropartículas 2 con ligante 1 Se colocaron 400 kg de micropartículas inorgánicas 2 en un mezclador de reja, tipo FKM 2000 D, Lódige, Alemania, y se agregan 53,3 kg de solución acuosa del ligante 1 con el mezclador en funcionamiento, durante el período de 10 minutos y se homogeniza otros 10 minutos. El contenido de sólidos del intermediario después del agregado del ligante 1 fue de 88% en peso y presentó una consistencia sólida pulverulenta. b) Paso 2: Preparación del compuesto del intermediario y composición de nanopartículas de carbonato de calcio 1 Se mezclaron 522,6 kg de composición de nanopartículas de carbonato de calcio 1 y 388 kg de agua para un contenido de sólidos de 41 ,63% en peso en un recipiente de 2 m3. Se agregaron 8,9 kg de una solución acuosa activa al 42% en peso de una sal de sodio del ácido poliacrílico (PM: aproximadamente 4000 g/mol; pH: 8,5) y 3 kg de NaOH al 10% en peso. La suspensión se bombeó mediante una bomba centrífuga a través de un sistema mezclador con tubos y se ingresaron de modo continuo 427,5 kg del intermediario del Paso 1 con un contenido de sólidos de 88% en peso desde el lateral durante 2 min. a través de un tubo de aspiración en el sistema mezclador con tubos y el intermediario se puso en contacto con la suspensión. Luego, la suspensión así obtenida además se mezcló durante 8 min en el circuito.
A continuación se tamizó directamente dentro de un contenedor utilizando un tamiz de 104 µ?t?. La suspensión resultante del compuesto presentaba los siguientes datos característicos: 5 días después de la preparación: · viscosidad de Brookfield medida al cabo de 5 min./60 min/120 min.: 76 / 75 /77 mPa*s • pH: 8,65 • contenido de sólidos: 58,6% en peso Puede deducirse claramente de la figura 8 que las nanopartículas de carbonato de calcio no se han segregado de las micropartícuias inorgánicas y se encuentran en la superficie de las micropartícuias inorgánicas. Puede reconocerse con claridad, que el volumen de los poros en el Ejemplo 3, Ensayo 9 pudo aumentarse mucho respecto del Ejemplo 1 , Ensayo 4. Se realizó un ensayo de filtración, a fin de poder explicar la tendencia a segregarse, mediante la preparación de 200 mi de una suspensión con 0,5% en peso de contenido de sólidos de la mezcla de riano-/micropartículas y se filtra la suspensión utilizando un filtro de membranas con 0,2 pm de diámetro de poros (presión: aprox. 25 mbar, bomba de chorro de agua; temperatura ambiente). Se midió el tiempo necesario para filtrar 200 mi. Al producirse la segregación, las nanopartículas de carbonato de calcio en primera instancia emergen de los poros, pero con el tiempo se forma una torta de filtro secundaria sobre la membrana de filtro y bloquea los poros. Tiempo de filtración: 6,0 horas. El tiempo de filtración muestra claramente, que se redujo de modo importante la segregación de nano- y micropartícuias. Prácticamente no se forma una torta de filtro secundaria de nanopartículas de carbonato de calcio sobre el filtro de membrana, que bloquea los poros. El tiempo de filtración, debido a la estructura abierta del conjunto, es muy breve en comparación con el ensayo 4 del ejemplo 1. Ensayo 10: Compuesto de 50% en peso micropartícuias inorgánicas 2 y 50% en peso de la composición de nanopartículas de carbonato de calcio 2: a) Paso 1: Preparación de un intermediario a partir de micropartícuias 2 con ligante 1
Se colocaron 400 kg de mlcropartículas inorgánicas 2 en un mezclador de reja, tipo FKM 2000 D, Lódige, Alemania, y se agregan 53,3 kg de solución acuosa del ligante 1 con el mezclador en funcionamiento, durante el período de 10 minutos y se homogeniza otros 10 minutos. El contenido de sólidos del intermediario después del agregado del ligante 1 fue de 88% en peso. b) Paso 2: Preparación del compuesto a partir del intermediario y composición de nanopartículas de carbonato de calcio 2 Se mezclan 518,3 kg de composición de nanopartículas de carbonato de calcio 2 y 348 kg agua en un recipiente de 2 m3. Luego se agregaron mezclando 3,6 kg de una solución acuosa activa al 42% en peso de una sal de sodio del ácido poliacrílico (PM: aproximadamente 4000 g/mol; pH: 8,5) y 1 ,35 kg de NaOH al 10% en peso. La suspensión se bombeó mediante una bomba centrífuga a través de un sistema mezclador con tubos y se ingresaron de modo continuo 424 kg del intermediario del Paso 1 con un contenido de sólidos de 88% en peso desde el lateral durante 2 min. a través de un tubo de aspiración en el sistema mezclador con tubos y se mezcló. A continuación se tamizó directamente dentro de un contenedor utilizando un tamiz de 104 pm. La suspensión resultante del compuesto presentaba los siguientes datos característicos: 5 días después de la preparación: • viscosidad de Brookfield medida al cabo de 5 min./60 min/120 min.: 422 / 405 / 409 mPa»s · pH: 8,3 • contenido de sólidos: 58,35% en peso Puede deducirse claramente de la figura 9 que las nanopartículas de carbonato de calcio no se han segregado de las micropartículas inorgánicas y se encuentran en la superficie de las micropartículas inorgánicas. Puede reconocerse con claridad, que el volumen de los poros en el Ejemplo 3, Ensayo 10 pudo aumentarse mucho respecto del Ejemplo 1 , Ensayo 4. Se realizó un ensayo de filtración, a fin de poder explicar la tendencia a segregarse, mediante la preparación de 200 mi de una suspensión con 0,5% en peso de contenido de sólidos de la mezcla de nano-/micropartículas y se filtra la suspensión utilizando un filtro de membranas
con 0,2 mm de diámetro de poros (presión: aprox. 25 mbar, bomba de chorro de agua; temperatura ambiente). Se midió el tiempo necesario para filtrar 200 mi. Al producirse la segregación, las nanopartículas de carbonato de calcio en primera instancia emergen de los poros, pero con el tiempo se forma una torta de filtro secundaria sobre el filtro de membrana y bloquea los poros. Tiempo de filtración: 2,5 horas. El tiempo de filtración muestra claramente, que se redujo de modo importante la segregación de nano- y micropartículas. Prácticamente no se forma una torta de filtro secundaria de nanopartículas de carbonato de calcio sobre el filtro de membrana, que bloquea los poros. El tiempo de filtración, debido a la estructura abierta del conjunto, es muy breve en comparación con el ensayo 4 del ejemplo 1. Ensayo 11: Compuesto de 25% en peso de micropartículas inorgánicas 2 y 75% en peso de la composición de nanopartículas de carbonato de calcio 2: a) Paso 1: Preparación de un intermediario a partir de micropartículas 2 con ligante 1 Se colocaron 400 kg de micropartículas inorgánicas 2 en un mezclador de reja, tipo FKM 2000 D, Lddige, Alemania, y se agregaron mezclando 53,3 kg de solución acuosa del ligante 1 con el mezclador en funcionamiento, durante el período de 10 minutos y se homogeniza otros 10 minutos. El contenido de sólidos del intermediario después del agregado del ligante 1 fue de 88% en peso. Se colocaron en un mezclador de reja tipo Lodige, 77,5 kg de composición de nanopartículas de carbonato de calcio 2 y se mezcló con 17,5 kg de agua. Luego se agregaron 180 g de una solución acuosa al 42% en peso de una sal de sodio del ácido poliacrílico (PM: aproximadamente 4000 g/mol; pH: 8,5) y después de un breve período de homogeneización de 2 min, se agregaron 21 ,1 kg del intermediario del Paso 1 con un contenido de sólidos de 88% en peso y se mezclaron utilizando los dos accesorios de mezclado del mezclador de rejas del tipo FKM 130 D, del homogeneizador y de la reja, en forma Intensiva durante 30 minutos. A continuación se tamizó directamente dentro de un contenedor utilizando un tamiz de 104 pm. La suspensión resultante del compuesto presentaba los siguientes datos característicos: 5
días después de la preparación: • viscosidad de Brookfield: 108 / 109 / 1 2 mPa«s • pH: 8,86 • contenido de sólidos: 64,76% en peso Puede deducirse claramente de la figura 10 que las nanopartículas de carbonato de calcio no se han segregado de las micropartículas inorgánicas y se encuentran en la superficie de las micropartículas inorgánicas. Puede reconocerse con claridad, que el volumen de los poros en el Ejemplo 3, Ensayo 1 1 pudo aumentarse mucho respecto del Ejemplo 1 , Ensayo 4. En este ensayo se demuestra que también con otro tipo de dispositivos que los descritos previamente y diferentes momentos de agregado de los colorantes y/o cargas y ligante, se logra un buen tratamiento de superficie de micropartículas inorgánicas con nanopartículas de carbonato de calcio. Ejemplo 4: compuestos de micropartículas orgánicas, composición de nanopartículas de carbonato de calcio 3 y ligante 2 Ensayo 12: Compuesto de 25% en peso de micropartículas orgánicas 1 y 75% en peso de una composición de nanopartículas de carbonato de calcio 3 y ligante 2: Se colocaron 654,2 g micropartículas orgánicas 1 en el sistema de agitación Pendraulik, se agregan 17,6 g de una solución de 20% en peso de PolyDAMAC, se agita durante 5 min., luego se agregan 23,5 g del ligante 2, se agita durante 5 min, luego se agregan 700 g de la composición de nanopartículas de carbonato de calcio 3 y se diluye con agua destilada a aprox. 30% en peso. La mezcla de reacción obtenida se sometió a cizallamiento durante 15 minutos, donde el pH se ajustó con NaOh al 10% a un valor de 9 y se dispersó con 16,8 g de una solución acuosa activa al 42% en peso de una sal de sodio del ácido poliacrílico (PM: aproximadamente 4000 g/mol; pH: 8,5). El sistema de agitación Pendraulik se había equipado con un disco dentado de 3,5 cm diámetro como agitador. La velocidad de agitación fue de 7500 r.p.m.. Al comienzo la temperatura fue de 23 °C. Durante la agitación de 15 minutos, la temperatura de la suspensión aumentó hasta una temperatura final de 44°C. La suspensión resultante del compuesto presentaba los siguientes datos característicos:
• viscosidad de Brookfield: al cabo de 5 min./60 min/120 min.: 317 / 338 / 358 mPa«s
• - pH: 9,26 • contenido de sólidos: 32,0% en peso Puede deducirse claramente de la figura 1 1 que las nanopartículas de carbonato de calcio no están segregadas de las micropartículas orgánicas y se encuentra en la superficie de las micropartículas orgánicas. Puede reconocerse con claridad, que el volumen de los poros en el Ejemplo 4, Ensayo 12 pudo aumentarse mucho respecto del Ejemplo 1 , Ensayo 1 . Se realizó un ensayo de filtración, a fin de poder explicar la tendencia a segregarse, mediante la preparación de 200 mi de una suspensión con 0,5% en peso de contenido de sólidos de la mezcla de nano-/micropartículas y se filtra la suspensión utilizando un filtro de membranas con 0,2 mm de diámetro de poros (presión: aprox. 25 mbar, bomba de chorro de agua; temperatura ambiente). Se midió el tiempo necesario para filtrar 200 mi. Al producirse la segregación, las nanopartículas de carbonato de calcio en primera instancia emergen de los poros, pero con el tiempo se forma una torta de filtro secundaria sobre el filtro de membrana y bloquea los poros. Tiempo de filtración: 13 minutos El tiempo de filtración extremadamente breve muestra con claridad, que se redujo de modo importante la segregación de nano- y micropartículas. Prácticamente no se forma una torta de filtro secundaria de nanopartículas de carbonato de calcio sobre el filtro de membrana, que bloquea los poros. El tiempo de filtración, debido a la estructura abierta del conjunto, es muy breve en comparación con el ensayo 1 del ejemplo 1. Ensayo para esparcir y el secado de la tinta sobre papel estucado: a) Ensayo de esparcido sobre papel sin calandrar Se prepararon pinturas para aplicar con pincel a partir del compuesto de la invención del ensayo 1 1 y una mezcla del estado de la técnica, como se describió en el ensayo 1 , con la siguiente formulación: A) 350 g del compuesto seco del ensayo 1 1 y 35 g peso en seco de un látex de estireno-acrilato (Acronal S 360 D; BASF) se mezclaron conjuntamente bajo cizallamiento durante 5 min. a 200 r.p.m. utilizando un agitador con disco con un diámetro de 5 cm para la obtención de una
pintura pincelable. B) 500 g del compuesto seco del ensayo 1 y 50 g del peso en seco de un látex de estireno-acrilato (Acronal S 360 D; BASF) se mezclaron conjuntamente bajo cizallamiento durante 5 min. a 2000 r.p.m. utilizando un agitador con disco con un diámetro de 5 cm para la obtención de una pintura pincelable. Se utilizaron cada vez 15 g peso en seco de las pinturas para aplicar con pincel que se indicaron previamente para el recubrimiento de un papel base para offset de 58 g/m2 como "Magnostar", Sappi. El recubrimiento se realizó mediante un dispositivo recubridor de mesa de Erichsen (dispositivo de aplicación con rasador; modelo 624). Según el tamaño del rasador, se colocan delante del rasador distintas cantidades de la suspensión preparada. Luego se desliza el rasador por encima del papel a estucar con una velocidad de ajuste de 5. A fin de evitar que el rasador gire, el mismo debe sostenerse del lado izquierdo con la mano, sin por ello aplicar presión sobre el papel a estucar. Para la mezcla de ensayo 1 se utilizó el rasador N° 2, para lograr 15 g/m2 de peso aplicado y el rasador N° 3 para lograr 22 g/m2. Para el compuesto del ensayo 11 se utilizó el rasador N° 3, para alcanzar un 15 g/m2 de peso aplicado. Al cabo del secado mediante la utilización de aire caliente a aproximadamente 105°C durante 15 min. se imprimieron los papeles utilizando una impresora a chorro de tinta HP Deskjet 6540, empleando tintas HP Tri Color 344 y HP Black 339. La velocidad de secado de la tinta se verificaron utilizando dispositivo FOGRA para verificar el borroneado digital a 30 Newton. El dispositivo verificador FOGRA fue desarrollado por la asociación de investigación Druck, Munich y puede obtenerse allí, siendo un dispositivo de verificación para determinar la resistencia al borroneado de la capa de tinta para impresión. Con este dispositivo puede determinarse un borroneado de la tinta Ink Jet después de un tiempo definido, estando impresa sobre un papel estándar estucado Magnostar. De ese modo puede simularse un borroneado realizado con la mano o bien con el dedo en el estucado. La faja de papel estucado se imprime con un tipo de fuente estándar. Luego la superficie impresa se somete a la prueba con el dispositivo verificador FOGRA. Para ello, el dispositivo
verificador se ajustó a 30 Newton y se realiza un giro de 360°. La evaluación se realiza a simple vista. Es necesario lograr un trazo uniforme sin borroneado. Resultado:
El resultado muestra claramente la mejoría producida por la invención. En el ensayo comparativo del estado de la técnica, ni siquiera un aumento del peso del recubrimiento pudo lograr mejorar la velocidad de secado. b) Ensayo de impresión en papel calandrado Se realizó el calandrado de una muestra de papel estucada como en a) de 5 x 10 cm de superficie, y se imprimió en las mismas condiciones anteriores. Condiciones de calandrado: Calandra Labor Dixon, modelo 8000 Temperatura de rodillos: 90°C Presión de calandrado: 40 Bar 4 Nips (4 pasadas) Resultado: En el ensayo de impresión se prestó especial atención en este caso al escurrimiento de la tinta negra sobre el fondo que ya se había impreso en amarillo. La evaluación se realizó a simple
vista al cabo de 1 hora, sin ampliación adicional.
El resultado muestra claramente la mejoría producida por la invención también respecto de la calidad de impresión, sin acción externa sobre el papel calandrado.
Claims (62)
1. Compuesto, que abarca partículas de colorantes y/o de carga inorgánicas y/u orgánicas, que están recubiertas al menos parcialmente con una composición que comprende partículas de carbonato de calcio, y un ligante, caracterizado porque • el diámetro equivalente esférico de las partículas de colorantes y/o de carga se ubica en el área micrométrica y el diámetro equivalente esférico de las partículas de carbonato de calcio se ubica en el área nanométrica; y • el ligante es un copolímero que comprende como monómero uno o varios ácidos dicarboxílicos y uno o varios monómeros del grupo de las diaminas, triaminas, dialcanolaminas o trialcanolaminas.
2. Compuesto de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque las partículas de colorantes y/o de carga son partículas inorgánicas, de preferencia seleccionadas del grupo que comprende talco, mica o mezclas de los mismos.
3. Compuesto de acuerdo con la reivindicación 1 , caracterizado porque las partículas de colorantes y/o de carga son partículas orgánicas, de preferencia seleccionadas del grupo que comprende partículas de colorantes y/o de carga o mezclas de los mismos, que se basan en polietileno, polipropileno, polietilentereftalato o poliestireno.
4. Compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque las partículas de colorantes y/o de carga presentan una estructura esencialmente esférica, de preferencia esférica hueca o de semiesfera hueca o en forma de plaquetas.
5. Compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el diámetro equivalente esférico de las partículas de colorantes y/o cargas se ubica esencialmente en un rango superior a 0,2 a aproximadamente 100 µ?t?, por ejemplo de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 100 µ?t?, de preferencia en un rango de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 75 µ?t?, de mayor preferencia en un rango de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 50 pm, de preferencia aún mayor en un rango de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 25 pm, de máxima preferencia en un rango de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 15 pm, en especial en un rango de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 12 pm.
6. Compuesto de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque el diámetro equivalente esférico de las partículas de colorantes y/o de carga orgánicas en un rango de más de 0,2 a 25 pm, de preferencia de 0,3 a aproximadamente 10 pm, de mayor preferencia en un rango de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 1 ,5 pm, 0,25 a 1 ,5 pm o aproximadamente 0,7 a aproximadamente 1 ,1 pm y de máxima preferencia en un rango de aproximadamente 0,9 a aproximadamente 1 pm.
7. Compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizado porque las partículas de colorantes y/o de carga son partículas sobre la base de poliestireno, de preferencia en forma de esferas huecas de poliestireno con un diámetro equivalente esférico de aproximadamente 0,3 a aproximadamente 2 pm, de preferencia de aproximadamente 0,7 a aproximadamente 1 ,5 pm, de preferencia especial de aproximadamente 0,9 a aproximadamente 1 ,1 pm, p. ej. 1 pm o 0,25 a 1 ,5 pm.
8. Compuesto de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizado porque las partículas de colorantes y/o de carga son partículas de talco, donde aproximadamente 95 a 98% en peso, p. ej. 96% en peso de las partículas de talco presentan un diámetro equivalente esférico < 10 mm, aproximadamente de 79 a 82% en peso, p. ej. 80% en peso de un diámetro equivalente esférico inferior a 5 mm y aproximadamente de 43 a 46% en peso, p. ej. 45% en peso de un diámetro equivalente esférico inferior a 2 mm.
9. Compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el carbonato de calcio se seleccionó del grupo que se compone de carbonato de calcio sintético precipitado, de preferencia con estructura cristalina vaterítica, calcítica o aragonítica; o carbonato de calcio natural molido, de preferencia mármol, piedra caliza o tiza.
10. Compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque aproximadamente de 90 a 100 %, de preferencia de 92 a 99 %, de mayor preferencia de 94 a 98%, de preferencia especial de 96 a 98%, p. ej. de 97 ± 0,5% de las partículas de carbonato de calcio respecto de la cantidad N de las partículas de carbonato de calcio, presentan un diámetro equivalente esférico inferior a 200 nm, p. ej. en un rango de 20 a 200 nm o de 50 a 180 nm, de preferencia inferior a 150 nm, p. ej. en un rango de 70 a 150 nm, de preferencia aún mayor, inferior a 100.
11. Compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque el carbonato de calcio se muele al diámetro equivalente esférico en uno o en varios pasos de molienda, secos o húmedos, de preferencia en dos pasos secos y/o húmedos, de preferencia en dos pasos de molienda acuosos.
12. Compuesto de acuerdo con la reivindicación 11 , caracterizado porque para la molienda se utilizan molinos a bola, molinos de placas a chorro, molinos de atrición o combinaciones de tales molinos o combinaciones de uno o varios de tales molinos con ciclones y clasificadores.
13. Compuesto de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque la molienda seca se realiza en un molino a bolas, donde de preferencia se utilizan bolas de hierro y/o de porcelana con un diámetro de 0,5 - 10 cm, de preferencia especial guijarros cilindricos "cylpebs" de hierro con un diámetro de 2,5 cm, y la molienda húmeda se realiza en un molino de atrición, de preferencia utilizando bolas de molienda que se componen de silicato de circonio, dióxido de circonio y/o baddeleyita con un diámetro de 0,2 - 5 mm, de preferencia de 0,2 - 2 mm, pero también de 0,5 - 5 mm, p. ej. de 0,5 - 2 mm.
14. Compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 a 13, caracterizado porque el carbonato de calcio molido en forma natural, es dispersado y/o molido en forma de suspensión acuosa con un contenido de sólidos del carbonato de calcio de más de 10% en peso, p. ej. de 15 -30% en peso, de preferencia superior a 30% en peso, de mayor preferencia superior a 50% en peso, p. ej. con un contenido de sólidos de 65 a 68% en peso, de preferencia especial superior a 70% en peso, p. ej. con un contenido de sólidos de 72 - 80% en peso.
15. Compuesto de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque se concentran en forma física suspensiones de carbonato de calcio con un contenido de sólidos < 60% en peso, p. ej. < 30% en peso, p. ej. a través de filtros-prensa y/o centrifugado y/o en forma térmica, en especial mediante combinaciones de pasos de concentración mecánicos y térmicos, de preferencia en presencia de uno o varios agentes dispersantes, a una concentración final de preferencia mayor que 60% en peso del contenido de sólidos, de preferencia especial entre 65% en peso y 78% en peso, p. ej. de 72 + 2% en peso.
16. Compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 a 15, caracterizado porque el carbonato de calcio molido en forma natural, en especial cuando se presenta en una suspensión acuosa con un contenido de sólidos mayor a 60% en peso, es dispersado y/o molido en presencia de uno o varios auxiliares de molienda y/o agentes dispersantes.
17. Compuesto de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque los auxiliares de molienda y/o agentes dispersantes son auxiliares de molienda y/o agentes dispersantes aniónicos, de preferencia seleccionadas del grupo que comprende homo- o copolímeros de sales de ácido policarboxílicos sobre la base de p. ej., ácido acrílico, metacrílico, maleico, fumárico, itacónico o mezclas de los mismos; polifosfatos de sodio, citrato de sodio o mezclas de los mismos.
18. Compuesto de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque los homo- o copolímeros de las sales de ácidos policarboxílicos neutralizados en forma parcial o total con sodio, litio, potasio, amonio, calcio, magnesio, estrontio y/o aluminio o mezclas de los mismos, de preferencia sodio y magnesio.
19. Compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 17 o" 18, caracterizado porque los agentes dispersantes y/o auxiliares de molienda se utilizan en la molienda húmeda en una cantidad de aproximadamente 0,05 a aproximadamente 2% en peso, de preferencia en una cantidad de 0,3 a 1 ,5% en peso, p. ej. 1 % en peso, en especial en una cantidad de aproximadamente 0,85 a aproximadamente 0,95% en peso.
20. Compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 a 19, caracterizado porque en la molienda húmeda, la viscosidad de la suspensión de carbonato de calcio es inferior a 2500 mPa'S, de preferencia inferior a 1500 mPa«s, mejor aún, inferior a 1000 mPa«s, en especial inferior a 500 mPa«s, p. ej. en el rango de 50 - 250 mPa*s.
21. Compuesto de acuerdo con la reivindicación 16, caracterizado porque los auxiliares de molienda y/ó agentes dispersantes, en especial en la molienda seca, se seleccionaron del grupo que comprende glicoles, poliglicoles como p. ej. polietilenglicoles, copolímeros en bloque de óxido de etileno-óxido de propileno-óxido de etileno, o alcanolaminas como trietanolamina y triisopropanolamina o mezclas de los mismos.
22. Compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 16 a 21 , caracterizado porque los agentes dispersantes y/o auxiliares de molienda en la molienda seca se emplean en una cantidad de aproximadamente 0,01 % en peso a aproximadamente 5% en peso respecto del peso total en seco del compuesto, de preferencia en una cantidad de aproximadamente 0,01 a aproximadamente 0,5% en peso, en especial de 0,1 a 0,3% en peso.
23. Compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 16 a 22, caracterizado porque los agentes dispersantes y/o auxiliares de molienda en la molienda seca se presentan en una cantidad de 0,2 a 1 mg/m en la superficie de las nanopartículas, de preferencia en una cantidad de 0,3 a 0,7 mg/m en la superficie de las nanopartículas.
24. Compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 16 a 23, caracterizado porque los auxiliares de molienda y/o agentes dispersantes durante la molienda y/o la dispersión se combinan con copolímeros de ácido acrílico-etileno (EAA) o sales de los mismos.
25. Compuesto de acuerdo con la reivindicación 24, caracterizado porque las sales de EAA se neutralizaron en forma parcial o total con aminas, de preferencia seleccionadas del grupo que comprende 2-amino-2-metil-1 propanol, 3-amino-1 -propanol, 2-[Bis(2-hidroxietil)amino] etanol, y/o iones de metal alcalino como potasio, litio y/o sodio o mezclas de los mismos, de preferencia con sodio.
26. Compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 24 o 25, caracterizado porque los EAA y sus sales se utilizan en una cantidad de 0,01 % en peso a 10% en peso, respecto del peso total en seco del compuesto, en especial en una cantidad de 0,01 % en peso a 5% en peso, de preferencia en una cantidad de 0,1 % en peso a 2% en peso, p. ej. en una cantidad de 1 ,0% en peso.
27. Compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 26, caracterizado porque respecto del peso total en seco del compuesto contiene de 5 a 95% en peso, de preferencia de 20 a 80% en peso, dé preferencia aún mayor de 25 a 75% en peso de partículas de colorantes y/o de cargas.
28. Compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 27, caracterizado porque respecto del peso total en seco del compuesto contiene de 95 a 5% en peso, de preferencia de 80 a 20% en peso, de preferencia aún mayor de 75 a 25% en peso de partículas de carbonato de calcio.
29. Compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 28, caracterizado porque las partículas de colorantes y/o de carga y el carbonato de calcio respecto del peso en seco existen en una relación que de preferencia es 1 :20 a 20:1 , en especial en una relación de 1 :4 a 4:1 , de mayor preferencia en una relación de 1 :3 a 3:1 o 1 :2 a 2:1 , en especial en una relación de 1 :1 , 1 :3 o 3:1.
30. Compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 29, caracterizado porque como monómeros del ácido dicarboxílico del ligante se emplean ácidos dicarboxílicos C2 - C10, de preferencia ácidos dicarboxílicos C3 - C9) ácidos dicarboxílicos C4 - C8, ácidos dicarboxílicos C5 -C7 saturados o insaturados, ramificados o no ramificados, en especial ácido adipínico.
31. Compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 30, caracterizado porque como monómeros de diamina, triamina, dialcanolamina o trialcanolamina del ligante se utilizan di- y triaminas y di- y trialcanolaminas de cadena lineal o ramificada, sustituidas o no sustituidas, en especial N-(2-aminoetil)-1 ,2-etandiamina, dietanolamina, N-alquildialcanolaminas como N-metil- y N-etildietanolamina, y trietanolamina.
32. Compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 31 , caracterizado porque el copolímero utilizado como ligante está reticulado con epiclorhidrina.
33. Compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 32, caracterizado porque el ligante es un copolímero de ácido adipínico con N-(2-aminoetil)-1 ,2-etandiamina y epiclorhidrina.
34. Compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 33, caracterizado porque respecto del peso total en seco del compuesto contiene aproximadamente 0,1 a aproximadamente 10% en peso, de preferencia aproximadamente 0,3 a aproximadamente 5% en peso, de preferencia especial de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 3% en peso de ligante.
35. Procedimiento para la preparación de un compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 34, que comprende los pasos: a) disponer las micropartículas de colorantes y/o cargas; b) disponer las nanopartículas de la composición de carbonato de calcio; c) disponer el ligante; d) mezclar las partículas de colorantes y/o de carga y de la composición de carbonato de calcio de a) y b) donde el ligante previo al paso d) se agrega a las partículas de colorantes y/o de carga provenientes de a) o de la composición de carbonato de calcio de b) y se homogeniza la mezcla de reacción resultante.
36. Procedimiento para la preparación de un compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 34, que comprende los pasos: a) disponer las micropartículas de colorantes y/o cargas; b) disponer la composición de nanopartículas de carbonato de calcio; c) disponer el ligante; d) mezclar las partículas de colorantes y/o de carga y de la composición de carbonato de calcio de a) y b) donde el ligante después del paso d) se agrega a la mezcla de partículas de colorantes y/o de carga provenientes de a) y de la composición de carbonato de calcio de b) y se homogeniza la mezcla de reacción resultante.
37. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 35 o 36, caracterizado porque las nanopartículas de la composición de carbonato de calcio se ponen a disposición en forma de suspensión acuosa.
38. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 35 a 37, caracterizado porque las micropartículas de colorantes y/o de carga se ponen a disposición en forma sólida o en forma de suspensión acuosa.
39. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 35 a 38, caracterizado porque las micropartículas inorgánicas de colorantes y/o de carga se ponen a disposición en forma sólida.
40. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 35 a 38, caracterizado porque las micropartículas orgánicas de colorantes y/o cargas se ponen a disposición como suspensión acuosa.
41. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 35 a 40, caracterizado porque el ligante se pone a disposición en forma de suspensión acuosa o como solución.
42. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 35 a 41 , caracterizado porque después del agregado del ligante, se agregan a la mezcla de reacción uno o más agentes dispersantes.
43. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 35 a 41 , caracterizado porque previo al agregado del ligante a las partículas de colorante y/o de carga provenientes de a) o de la composición de carbonato de calcio de b) se agregan uno o más agentes dispersantes.
44. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 42 o 43, caracterizado porque los agentes dispersantes se seleccionaron del grupo que se compone de sales del ácido poliacrílico, como la sal de sodio, polifosfato de sodio o copolímeros de poliacroleina/acrilato; agentes de dispersión poliméricos catiónicos y/o amfotéricos, p. ej. cloruro de polialildimetiíamonio (poliDADMAC) o copolímeros del ácido acrílico con monómeros catiónicos o mezclas de tales agentes dispersantes.
45. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 42 a 44, caracterizado porque los agentes dispersantes se agregan en una cantidad de 0,01 % en peso a 1 % en peso respecto del peso total en seco del compuesto, de preferencia en una cantidad de 0,1 % en peso a 0,5% en peso, p. ej. 0,25% en peso.
46. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 35 a 45, caracterizado porque se reduce el contenido de agua de la suspensión resultante del compuesto.
47. Suspensión acuosa, caracterizado porque comprende un compuesto de acuerdo con una dé las reivindicaciones 1 a 34.
48. Uso de un compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 34 o de una suspensión de acuerdo con la reivindicación 47 como carga o colorante, pero en la elaboración o el procesamiento de papel térmico, cuando las partículas de colorantes y/o de carga son partículas . orgánicas de colorantes y/o de carga.
49. Uso de acuerdo con la reivindicación 48, caracterizado porque el compuesto se emplea en la fabricación de papel, de preferencia en cantidades de 0,5 a 50% en peso, de preferencia de 1 a 30% en peso respecto del peso total del papel, y en el acabado del papel, p. ej. durante el estucado del papel, de preferencia en cantidades de 0,5 a 100 g/m2, de preferencia de 2 a 50 g/m2, de preferencia especial de 5 a 25 g/m2 por lado del papel.
50. Uso de acuerdo con la reivindicación 49, caracterizado porque el compuesto se utiliza en el estucado previo, el estucado intermedio, el estucado de cubrimiento y/o en el estucado sencillo y el papel presenta aplicaciones de un lado y/o de ambos lados y una o varias de las aplicaciones de un lado o de ambos lados contiene el compuesto.
51. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones 48 a 50, caracterizado porque el compuesto se utiliza en papel calandrado o sin calandrar.
52. Uso de acuerdo con una de las reivindicaciones 48 a 51 , caracterizado porque el compuesto se utiliza para la modificación o el control del volumen de los poros del papel o del estucado.
53. Uso de un compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 34 o de una suspensión de acuerdo con la reivindicación 47 en pinturas, plásticos o sustancias de sellado.
54. Uso de un compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 34 o de una suspensión de acuerdo con la reivindicación 47 como adyuvante de filtración en forma de una capa filtrante, eventualmente sobre un material soporte natural y/o sintético, como por ejemplo fibras de algodón, celulosa y poliamida.
55. Adyuvante de filtración, que comprende un compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 34 o una suspensión según la reivindicación 47.
56. Carga, que comprende un compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 34 o una suspensión de acuerdo con la reivindicación 47.
57. Colorante, que comprende un compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 34 o una suspensión de acuerdo con la reivindicación 47.
58. Pintura pincelable, que comprende un compuesto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 34 o una suspensión de acuerdo con la reivindicación 47, pero no para el uso en la elaboración o el procesamiento de papel térmico, cuando las partículas de colorante y/o de carga, son partículas de colorante y/o de carga orgánicas.
59. Pintura pincelable de acuerdo con la reivindicación 58, caracterizado porque la pintura pincelable presenta un contenido de sólidos de 25 - 75% en peso de sólidos, de mayor preferencia de 30 - 60% en peso, de preferencia especial de 30 - 40% en peso de sólidos.
60. Pintura pincelable de acuerdo con una de las reivindicaciones 58 o 59, caracterizado porque la proporción de compuesto respecto del contenido total de sólidos en la pintura pincelable es de 3 a 97% en peso, de preferencia de 10 a 90% en peso, de preferencia especial de 85 ± 10% en peso.
61. Uso de un copolímero que comprende como monómero uno o varios ácidos dicarboxílicos y uno o varios monómeros del grupo de las diaminas, triaminas, dialcanolaminas o trialcanolaminas para reí recubrimiento al menos parcial de las partículas de colorantes y/o de carga orgánicas y/o inorgánicas con con un diámetro equivalente esférico en el área micrométrica con una composición que comprende partículas de carbonato de calcio con un diámetro equivalente esférico en el área nanométrica.
62. Uso de acuerdo con la reivindicación 61 , caracterizado porque el copolímero incluye como monómeros ácido adipínico, N-(2-aminoetil)-1 ,2-etandiamina y epiclorhidrina.
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