BRPI0609115A2

BRPI0609115A2 - processo para fornecer um pcc útil para aplicações de impressão por jato de tinta, agregados/aglomerados de pcc porosos estáveis, pigmentos, pigmentos ou suspensões de pcc, formulações de revestimento para a indústria de produção de papel, aplicações das formulações de revestimento, e, papel para jato de tinta

Info

Publication number: BRPI0609115A2
Application number: BRPI0609115-6A
Authority: BR
Inventors: Michael Kaessberger; Michael Pohl
Original assignee: Omya Development Ag
Priority date: 2005-04-11
Filing date: 2006-03-29
Publication date: 2010-11-16
Also published as: RU2007141649A; TWI432529B; CA2599681C; MX2007012416A; AU2006233333B2; KR101312806B1; ZA200707957B; JP5840597B2; US8883098B2; US20090017233A1; JP5230007B2; NO20075657L; KR20070120522A; JP2013079192A; SI1868942T1; IL185704A0; JP2008537926A; CA2599681A1; WO2006109171A1; CN101160262A

Abstract

PROCESSO PARA FORNECER UM PCC úTIL PARA APLICAçõES DE IMPRESSãO POR JATO DE TINTA, AGREGADOS/AGLOMERADOS DE PCC POROSOS ESTáVEIS, PIGMENTOS, PIGMENTOS OU SUSPENSõES DE PCC, FORMULAçõES DE REVESTIMENTO PARA A INDUSTRIA DE PRODUçãO DE PAPEL, APLICAçõES DAS FORMULAçõES DE REVESTIMENTO, E, PAPEL PARA JATO DE TINTA. A invenção refere-se a pigmentos de PCC novos e inovadores, tendo um custo de produção reduzido, que podem ser usados em formulações para o revestimento de papel para a manufatura de papéis foscos de alta qualidade, em particular para aplicações de jato de tinta. Processo para a preparação dos mesmos, usando uma vazão reduzida de um gás contendo dióxido de carbono no estágio de carbonatação de PCC, que produz aglomerados de PCC porosos estáveis, que são caracterizados por estrutura e propriedades únicas, este estágio sendo seguido por um estágio de concentração superior, de modo a aumentar o teor de sólidos.

Description

"PROCESSO PARA FORNECER UM PCC ÚTIL PARA APLICAÇÕES DEIMPRESSÃO POR JATO DE TINTA, AGREGADOS/AGLOMERADOSDE PCC POROSOS ESTÁVEIS, PIGMENTOS, PIGMENTOS OUSUSPENSÕES DE PCC, FORMULAÇÕES DE REVESTIMENTO PARA AINDÚSTRIA DE PRODUÇÃO DE PAPEL, APLICAÇÕES DASFORMULAÇÕES DE REVESTIMENTO, E, PAPEL PARA JATO DETINTA"

Campo Técnico da Invenção

A presente invenção refere-se a novos pigmentos minerais daclasse de carbonato de cálcio precipitado (PCC).

De modo mais específico, a invenção refere-se a pigmentos dePCC novos e inovadores, que podem ser usados em formulações derevestimento de papel para a manufatura de papéis foscos de alta qualidade,em particular para aplicações de jato de tinta, cujas qualidades de impressãodeveriam ser idênticas a papéis para jato de tinta foscos de alta qualidaderevestidos comercialmente disponíveis, mas revestidos usando pigmentostendo um custo de produção reduzido.

A invenção refere-se também à produção dos referidos novospigmentos minerais da classe de PCC em forma de suspensão, presentes emum teor de sólidos apropriado para o revestimento de papel para jato de tintaem um aparelho de revestimento, tal como um aparelho de revestimento quenão esteja em linha de espátula de ar, cortina ou lâmina Varibar™.

Problemas Técnicos

Existe uma demanda quanto a papéis foscos de alta qualidadee, de modo particular, quanto a papéis adequados para aplicações de jato detinta, que conduzem a uma qualidade de impressão idêntica em relação apapéis comerciais da mesma classe, mas com um custo de produção maisbaixo associado.

De modo tradicional, papéis para jato de tinta foscos de altaqualidade têm sido revestidos com sílica fumigada ou precipitada dispendiosa,o que aumenta, de modo considerável, o custo do papel.

Um dos obstáculos principais para que seja alcançado umaumento na qualidade de impressão é o de aumentar a densidade óptica datinta aplicada à superfície do papel, em particular seguindo-se à aplicação detinta de corante de amplo espectro de cor.

As impressoras a jato de tinta formam imagens através daaplicação de uma série de pontos de tinta sobre a superfície do papel. Astintas de pigmento utilizadas na impressão a jato de tinta são, de modo geral,aniônicas e em uma formulação de baixo teor de sólidos, que é naturalmentemuito móvel. A boa qualidade de impressão apenas é obtida se o corante da tintapermanecer sobre a superfície do papel, à medida em que o solvente da tintapenetra no papel, deixando um ponto circular uniforme no ponto de aplicação.

É conhecido que um diferença de carga entre o adsorvente e oadsorvato, respectivamente para a superfície do papel e as moléculas decorante, é usada, de modo geral, de modo a promover a adsorção do corante.

Portanto, uma solução para aumentar a densidade óptica resideno aumento do número de sítios catiônicos próximo à superfície do papel. Sea superfície do papel for revestida, o número de cátions presentes próximo àsuperfície pode ser aumentado através da adição de aditivos catiônicos àformulação de revestimento. No entanto, a adição de aditivos catiônicos demodo a que seja obtida uma determinada densidade óptica, aumenta, de modosignificativo, o custo do papel final.

O aumento da fração de aditivo catiônico retido em umacamada delgada próxima à superfície do papel, caracterizado pela retenção dorevestimento, é uma segunda solução de modo a aumentar a densidade óptica.

A retenção de revestimento mais alta através do uso de uma distribuição detamanho de partícula de revestimento mais estreito, o que constitui umasolução tecnicamente difícil e cara.Se ο PCC estiver presente na formulação de revestimento, aspropriedades adsortivas inerentes das partículas de PCC em relação a corantesde tinta podem oferecer uma outra alternativa, de modo a reduzir a quantidadede aditivos catiônicos necessária para assegurar uma determinada densidadeóptica.

Para uma quantidade igual deste pigmento, a diminuição dotamanho de partícula de PCC primário aumenta a área de superfície depigmento positivamente carregada, disponível para interagir com e ligar ocorante de tinta. Isto promove a adsorção de corante de tinta sobre aspartículas de PCC próximas ao sítio de aplicação de tinta, o que conduz a umaumento na densidade óptica.

A segregação de moléculas de corante grandes sobre asuperfície do papel é também auxiliada pela exclusão de tamanho superficiale por um revestimento de alto volume de poro, permitindo com que apassagem de solvente ao interior do papel base, ao mesmo tempo em que asmoléculas de corante são retidas sobre a superfície. Isto sugere a necessidadequanto a uma formulação de revestimento porosa; uma solução teórica éportanto a de introduzir agregados/ aglomerados, tais que, possivelmentepigmentos agregados, na formulação de revestimento, com uma capilaridadede distribuição de volume de poro cuidadosamente controlada. No entanto,como aquele versado na técnica conhece, uma tal solução teórica é bastantedifícil para o engenheiro habilitado; no domínio especificamente relacionado,a USP 5.750. 086 ( discutida abaixo) produz PCC finamente dividido, juntocom numerosas outras patentes, mas não produtos porosos ou agregados/aglomerados.

Um segundo desafio no aumento da qualidade de impressão éo de reduzir o fenômeno de sangria, que é observado seguindo-se à aplicaçãode tinta na superfície do papel. A sangria do corante da tinta de um cor paraoutra cor adjacente ocorre como um resultado da ligação do corante de tintalatente a e à secagem sobre a superfície do papel e se deve, de modo parcial, àabsorção do solvente da tinta retardada no papel base, o que serve paracolocar o corante da tinta em contato com a superfície para uma rápidaligação. A sangria apresenta como uma conseqüência o fato de que asimagens impressas são distorcidas e parecem menos nítidas.

De modo similar, a perfilação também resulta em imagensborradas e ocorre quando a tinta depositada segue os contornos do papel.Como no caso da sangria de tinta, isto é retificado pela secagem de tintarápida, de modo preferido pela absorção de corante até a adsorção quando douso de meios porosos.

Como é implicado no acima, existe uma necessidade paraequilibrar e controlar a adsorção de tinta sobre a superfície do pigmento, emoposição ao volume de vácuo dos orifícios do pigmento, pois a absorçãoconduz a uma sangria diminuída e à perfilação, mas com um decréscimoconcomitante na densidade óptica, enquanto que a alta absorção conduz a umadensidade óptica aperfeiçoada, ao mesmo tempo em que aumenta a sangria ea perfilação.

Um terceiro desafio na obtenção de uma impressão de altaqualidade é o de diminuir a desigualdade de impressão no produto do papelfinal. A desigualdade de impressão é o resultado da penetração não-homogênea dos elementos de formação de tinta (aditivo catiônico oupigmento de revestimento) da formulação de revestimento no papel base.

Formulações de revestimento, que apresentam um baixo teor de sólidosapresentam um risco aumentado de que o solvente transporte os elementos deligação de tinta para fora da superfície do papel durante dois fenômenos: àmedida em que o solvente da formulação passa ao interior do papel baseseguindo-se ao revestimento do papel e durante o último movimento dosolvente para a superfície do papel durante a secagem. Uma tal desigualdadesuperficial pode ser limitada através do uso de uma suspensão que apresentaum alto teor de sólidos, o que limita a quantidade de solvente que passa aointerior de e para fora do papel base. No entanto, um tal alto teor de sólidos éincompatível com alguns dos objetivos ou soluções teóricas.

As restrições acima relacionadas sugerem a necessidadequanto à fixação de corantes em sítios distribuídos, de modo homogêneo,sobre a superfície do papel. É claramente importante que a formulação derevestimento pode apresentar um alto teor de sólidos, no entanto é conhecidona técnica, que a alta concentração de suspensões contendo agregado conduz,de modo freqüente, a uma perda do volume de poro importante.

Como tais, as soluções teóricas para os problemas acimarelacionados não foram reconhecidas como capazes de solucionar osproblemas definidos, e a referida lista, pelo contrário, sugere que elesprecisam ser ponderados, com cuidado, e que compromissos extremamentedifíceis, se não impossíveis, seriam encontrados; isto foi, contudo, um dosobjetivos desta invenção e constitui o método da invenção ter finalmentealcançado uma solução global.

Uma segunda questão daquele versado na técnica é a dealcançar este equilíbrio empregando uma solução de custo eficiente. Qualquerpessoa versada na técnica irá apreciar que um tal requisito constitui sempreum fator de alta complicação na definição de uma solução técnica, de modoespecial no domínio considerado.

Papéis para jato de tinta para múltiplos propósitos conhecidossão caracterizados por uma superfície encolada ou por qualidadesligeiramente pigmentadas e, de modo geral, por uma superfície encolada ourevestida sobre um aparelho de revestimento em linha, de custo eficiente, talcomo a Prensa de Tamanho Dimensionado (MSP) ou a Prensa de Filme, quepermite uma alta velocidade de aplicação do revestimento e o revestimentoem um peso de revestimento mais baixo do que as suas contrapartes que nãoestão em linha.Papéis para jato de tinta de classe especial são caracterizadospor uma qualidade de impressão de alta resolução superior em relação apapéis para múltiplos propósitos. Tais papéis são, de modo geral, revestidosem um alto peso de revestimento, com formulações que incluem aglutinantese aditivos de alta qualidade, por meio de técnicas de revestimento maiscustosas, empregando, por exemplo, aparelhos de revestimento que não estãoem linha de cortina ou lâmina, espátula a ar, Varibar™.

Devido ao alto custo da matéria prima, à taxa de produção,peso e composição do revestimento, e tipo de aparelho de revestimento ocusto de papéis para jato de tinta para múltiplos propósitos conhecidos éinferior ao custo de papéis para jato de tinta foscos de alta resolução em umaordem de magnitude que é, a grosso modo, de 6 a 20 vezes. Portanto, aqueleversado na técnica reconhece os benefícios de ser capaz de obter umrevestimento de papel de alta qualidade, usando uma solução de revestimentode baixo custo.

Como acima mencionado, a redução da demanda de aditivocatiônico da formulação de revestimento, em relação aos pigmentos especiaiscorrentes para jato de tinta, é também desejável para que custos sejampoupados.

Além disso, é também de interesse reduzir a quantidade deaglutinante necessária, pois este componente representa uma partedispendiosa da composição de revestimento e a sua presença sobre asuperfície do papel reduz a área ativa disponível para a interação com a tinta.

Uma opção é o uso de agregados/aglomerados que apresentam porosapropriadamente pequenos, em cujo caso, apenas aglutinante suficiente paraser adsorvido sobre a superfície dos agregados/ aglomerados precisa seradicionada, pois o aglutinante não pode alcançar a superfície das partículasprimárias expostas no interior dos poros. No entanto, como acima indicado,esta proposta é unicamente teórica.No que se refere ao processo de revestimento de papel, aredução de custo pode ser alcançada através da promoção de um estágio desecagem de papel mais rápido seguindo-se ao revestimento. A secagem maisrápida é traduzida em uma velocidade de máquina de papel mais alta aprodutividade aumentada, pois o risco de que o material de revestimentoúmido seja depositado sobre a máquina de produção de papel é reduzido. Asecagem mais rápida é possível através do uso de uma formulação derevestimento com um teor de sólidos máximo.

Uma formulação de revestimento com alto teor de sólidostambém reduz o custo associado com o transporte da referida formulação derevestimento a partir do fabricante de revestimento para a fábrica de papel,respectivamente a planta de revestimento.

Uma questão final daquele versado na técnica é a de asseguraruma capacidade de processamento igual ou aperfeiçoada (número de folhasproduzidas sem falha) em máquinas de revestimento a espátula de ar ouVaribar. É conhecido que estes aparelhos de revestimento demonstram umacapacidade de processamento aperfeiçoada quando do uso de um teor desólidos da suspensão de revestimento aumentado, ao mesmo tempo em que émantida uma baixa viscosidade da suspensão (500 a 1500 mPAS).

Como aquele versado na técnica irá apreciar, estes sãoproblemas técnicos adicionais a serem resolvidos. Aquele versado na técnicairá também reconhecer que muitos dos referidos problemas demandamsoluções conflitantes ou antagônicas, o que conduz a problemas severos, senão balanceados de um modo apropriado; este foi o difícil problema resolvidopor esta invenção.

Como acima mencionado, o problema técnico geral, e odesafio técnico, é o de desenvolver uma nova classe de pigmentos de PCCestruturados de modo a serem usados em um processo de revestimento depapel, de modo a produzir um papel que seja " a partir de um ponto de vistatécnico", um papel para múltiplos propósitos revestido, em particular paraaplicações de jato de tinta, mas cujas propriedades de impressão seriamaperfeiçoadas em relação a outros papéis revestidos da mesma classe, aomesmo tempo em que é mantida uma alta qualidade de impressão.

Por fim, mas de modo não menos importante, a soluçãoprecisa, naturalmente, se ajustar a tanto tipo de impressoras quanto possíveis,se não a todos, acrescentando uma outra complexidade a ser resolvida.

Qualquer pessoa versada na técnica iria reconhecer tanto anecessidade comercial quanto a uma tal tecnologia inovadora, quanto aodesafio técnico supremo que ela representa, e ao avanço técnico, comercial efinanceiro considerável que ela proporcionaria.

Técnica Antecedente

Opções de pigmento para o uso em revestimentos de papelpara jato de tinta para múltiplos propósitos correntemente no mercadoincluem pigmentos de jato de tinta de PCC, tais que aqueles da EP 0 815 174,de sílica precipitada ou fumigada dispendiosa.

Além de seu custo considerável como um material derevestimento, é conhecido que a sílica está, de modo geral, limitada aformulações com um baixo teor de sólidos, cujo uso reduz, de modoconsiderável, a velocidade da linha de revestimento, aumentando ainda mais ocusto do revestimento total. Aquele versado na técnica está, deste modo,motivado a buscar alternativas de revestimento de custo mais baixo,disponíveis em formulações com um teor de sólidos mais alto.

De acordo com a EP 0 815 174, que se refere ao revestimentode um PCC, um composto de organofosfonato, tal como um ácido fosfóricocontendo amina ou bis (ácido metilenofosfônico) etanol amina, é adicionado auma suspensão de PCC, em uma quantidade correspondendo a de 04 a 0,85%, em peso, em relação ao peso de PCC. A referida suspensão é entãocurada termicamente, durante um período de tempo suficiente (1 a 10 horasem uma temperatura que exceda a 75°C, ou de 2 a 5 horas a de 80 a 85°C) demodo a conferir uma área de superfície específica, que exceda a 60 m2/g.

Alume, ou outros compostos contendo alumínio inorgânicos,podem ser co- precipitados durante a síntese de PCC. No exemplo 1 destapatente, a adição de octadecaidrato de sulfato de alumínio é executada justoantes da introdução de dióxido de carbono. De modo opcional, até 10%, empeso, de sulfato de alumínio hidratado podem ser também introduzidos.

A cura térmica e/ ou a moagem do PCC são consideradoscomo críticos, de modo a que seja alcançado um nível apropriado de ligaçãode tinta ao PCC.

Pelo contrário, como será observado abaixo, nem a curatérmica, nem a moagem, que consomem tempo, são requeridos na presenteinvenção; de fato, na presente invenção, a cura térmica resulta até mesmo emuma perda inadmissível da área de superfície de PCC.

A EP 1 246 729 é apresentada como um aperfeiçoamento emrelação à patente acima mencionada, e o produto desta patente é tido comosendo caracterizado por uma área de superfície de 60 a 65 m2/ g, de modopreferido de 80 a 90 m2/g, e de modo geral de não mais do que 95 a 100 m2/ g.Tal área de superfície é tida como sendo obtida através de cura térmica, napresença de um composto de organofosfato, tal como acima indicado. Aspartículas de PCC são tidas como sendo de forma individualmente esférica,com um diâmetro da ordem de 0,02 a 0,03 μπι. Este PCC de alta área desuperfície específica, que apresenta um tamanho de partícula estreito, é obtidoem uma suspensão com um baixo teor de sólidos ( 25%).

A inovação alegada na EP 1 246 729 provém da combinaçãode um PCC finamente dividido, que apresenta uma área de superfície queexcede a 60 m2/ g, em uma proporção principal, e uma proporção secundáriade sílica tipo gel, em conjunto com um aglutinante.

A composição resultante pode ser revestida com lâmina, ou demodo menos preferido usando uma espátula a ar e uma barra de Meyer.

A presença requerida de sílica dispendiosa e do baixo teor desólidos da suspensão representam as desvantagens principais.

A USP 5. 750. 086 descreve um processo para a produção departículas ultrafinas de carbonato de cálcio coloidal (PCC), no qual sulfato demagnésio é adicionado em de 3 a 14%, em peso, de suspensão aquosa dehidróxido de cálcio, seguido pela carbonatação com a introdução de sulfato dezinco isoladamente ou em conjunto com ácido sulfurico.

Nos exemplos, as soluções de sais metálicos introduzidas oude ácido sulfurico apresentam uma concentração de 10%, em peso.

O processo é tido como conduzindo a partículas ultrafinas decadeia estruturada de carbonato de cálcio coloidal tendo um diâmetro médiode 0,01 μιη ou menor, um comprimento médio de 0,05 μπι ou menor e umaárea de superfície específica BET de 70 m2 /g ou maior.

As partículas ultrafinas obtidas são tidas como "apresentandoafinidade mais baixa de agregação". De fato, o requerente objetivaprimariamente aplicações que requerem cargas não- agregadas, tais queaplicações plásticas, em que a capacidade de dispersão do produto final éimportante. A presente invenção, em contraste, objetiva um produto agregadopara aplicações de papel para jato de tinta.

A vazão de gás específica de 120 litros por minuto porquilograma de hidróxido de cálcio, tal como indicado nos exemplos da USP5.750. 086, no entanto, é significativamente bastante mais alta, comparada àscondições do processo da presente invenção, tal como será observado abaixo.

De fato, foi verificado de acordo com a presente invenção e demodo contrário ao ensinamento da técnica anterior e do conhecimentocomum, que através da redução da vazão de gás específica a abaixo de cercade 30 ou abaixo de cerca de 20 litros por minuto, por quilograma de hidróxidode cálcio durante a precipitação, é obtido não o pigmento distinto descrito naUSP 5.750. 086, mas preferivelmente aglomerados/ agregados esféricosgrossos mecanicamente porosos, que consistem do referido carbonato decálcio coloidal.

Como acima mencionado, embora seja possível teorizar no quese refere ao interesse potencial de PCC poroso com uma distribuição detamanho de poro apropriada, possivelmente obtida através de um processo deaglomeração, este permaneceu teórico até a inovação surpreendente acima.

Foi também observado que não existe igualmente qualquer indicação natécnica anterior ou no conhecimento comum de que a alteração de umparâmetro dentre muitos no processo de preparação de PCC conduziria aaglomerados porosos. Não existe igualmente indicação de que aquelesaglomerados seriam estáveis. Existe ainda menos indicação de que oparâmetro a ser modificado fosse precisamente o da referida vazão.

O processo da USP 5.750.086 foi reproduzido com amodificação acima mencionada, decisiva, para a vazão de gás e aspropriedades do produto obtidas são apresentadas na Tabela 2, Exemplo 1.

Como pode ser observado na Tabela 2, o produto obtidoatravés da alteração do ensinamento da USP 5.750. 086 de acordo com ainvenção é, de modo bastante surpreendente, não o pigmento distinto descritona USP 5.750. 086, mas aglomerados bastante grossos.

No entanto, um problema referente à suspensão produzida noExemplo 1 é o baixo teor de sólidos, que é útil em algumas aplicações nasindústrias consideradas, mas não é adequado para o revestimento de papel dealta qualidade. Isto representou um problema adicionado a ser solucionado, talcomo será observado abaixo.

O resultado surpreendente é um dos pontos de partida chavesda presente invenção.

Técnica Anterior Adicional:

A patente japonesa 2004-299302 ensina uma forma de registroa jato de tinta caracterizada por uma "camada de aceitação de tinta", a referidacamada compreendendo carbonato de cálcio como um pigmento principal, oque conduz à perfilação e à sangria. Não existe indicação específica quanto apropriedades ou à estrutura do referido carbonato de cálcio a ser usado. Pelocontrário, este documento focaliza o uso de um dispersante e da densidade decarga catiônica do referido dispersante.

A EP 0 761 782, patente Japonesa 10 -265725 e patentejaponesa 2004- 197 055 descrevem, cada qual, tintas aperfeiçoadas para aimpressão a jato de tinta, ou seja, usadas de modo a aperfeiçoar a densidadeóptica, a sangria e/ ou a perfilação, quando da impressão. Nenhuma destaspatentes fornece uma indicação específica quanto ao pigmento derevestimento a ser usado quando da preparação da folha de papel.

A US 2003 /0 227 531 Al expõe um revestimento de papel deum sal metálico polivalente, tal como cálcio, magnésio ou alumínio, sobreuma superfície do papel base, de modo a aperfeiçoar a perfilação e a sangria.

Sumário da Invenção

Os objetivos da invenção apenas podem ser plenamentealcançados através da combinação do processo específico para a preparaçãode aglomerados de PCC estáveis, porosos, usando uma vazão de gásdecisivamente reduzida para o estágio de carbonatação, e dos estágios deconcentração superior selecionados, de modo a produzir uma suspensão dePCC com alto teor de sólidos para aplicações de revestimento de papel parajato de tinta.

É lembrado, de modo breve, que o PCC é geralmente obtido natécnica anterior através dos estágios que se seguem: uma suspensão dehidróxido de cálcio em cerca de 13% de sólidos é primeiramente preparadaatravés de extinção: óxido de cálcio ( também referido como cal viva ou calvirgem) é misturado com água em um tanque ou reator de agitação. A referidasuspensão de hidróxido de cálcio é então peneirada, tal como em uma peneirade 100 μm, de modo a remover quaisquer impurezas residuais e/ ou cal não-queimada não- reativa, e então dirigida a um reator de aço inoxidável,equipado com um agitador. A temperatura é ajustada, de modo geral em tornode 20°C e subseqüentemente a suspensão é dirigida a um tanque ou reator decarbonatação, em que dióxido de carbono é borbulhado através do mesmo,opcionalmente com ar, precipitando PCC. A suspensão de PCC deixa otanque de carbonatação, quando apropriado, tendo em vista uma quedaapropriada no pH e/ ou na condutividade.

O acima é conhecido daquele versado na técnica, e as patentesque se seguem são incorporadas a esta, a título referencial: EP 0 768 344, WO98/ 52870 (PCT/ US98/ 09019) e WO 99/ 51691 (PCT/ US99/ 07233).

De modo genérico, a presente invenção reside em uma série deprimeiros estágios (Estágios A), que conduzem à produção de uma suspensãode PCC de baixo teor de sólidos, que compreendem essencialmenteaglomerados/ agregados estáveis, essencialmente porosos, de partículas dePCC, possivelmente seguidos pela concentração superior da referidasuspensão (estágios B) sem a perda dos referidos aglomerados/ agregados.

O estágio A de acordo com a invenção refere-se a um processopara a preparação de aglomerados/ agregados estáveis, porosos de PCC comouma suspensão de baixo teor de sólidos, e o produto de PCC assim obtido,que é um novo produto industrial.

A invenção abrange portanto um novo processo para aprodução de uma suspensão de PCC através da via de carbonatação,caracterizado pelo fato de que o estágio de carbonatação é conduzido comuma vazão de gás de carbonatação reduzida a abaixo de 30 litros por minutopor quilograma de hidróxido de cálcio durante a precipitação (Estágio A).

A presente invenção também abrange um novo processo para aprodução de uma suspensão de PCC através da via de carbonatação,adicionalmente caracterizada pelo fato de que a produção de PCC, tal comodescrito no parágrafo acima, é conduzida na presença de sulfato de magnésio,em combinação com um ou mais sulfatos metálicos do grupo II ou II, o(s)referido(s) sulfato(s) metálico(s), sendo, em particular, à base de alumínio e/ou à base de zinco, de modo preferido à base de alumínio ou à base de zinco.

Estes estágios são baseados naqueles descritos na USP 5.750. 086, no entantocom uma vazão de gás de carbonatação muito mais baixa, tal como acimamencionado.

O resultado surpreendente é o de que o pigmento obtido não éum produto distinto, ultrafino particular, não- aglomerante, masaglomerados/agregados porosos e estáveis bastante grossos (na faixa de 1 a 5 μηι).

Os aglomerados/agregados produzidos sãosurpreendentemente estáveis, de tal modo que eles são substancialmentemantidos em forma aglomerada/agregada durante um estágio de"concentração superior" subseqüente, e, de modo surpreendente, osaglomerados/agregados de PCC finalmente produzidos conferempropriedades de impressão aperfeiçoadas quando incorporados emrevestimentos de papel para jato de tinta, quanto comparados à qualidade deimpressão de outros papéis do mercado da mesma classe.

Na maior parte das modalidades preferidas, o estágio A dapresente invenção é adicionalmente caracterizado através do uso dacombinação de acordo com a invenção de sulfato de magnésio e sulfato dealumínio, ou de sulfato de magnésio e sulfato de zinco.

Em modalidades menos preferidas, o processo de acordo cm ainvenção utiliza a combinação de sulfato de magnésio e de sulfato de zinco,ao qual é adicionado sulfato de alumínio, ou a combinação de sulfato demagnésio e sulfato de alumínio, à qual é adicionado sulfato de zinco. Alémdisso, uma modalidade menos preferida inclui o uso de sulfato de magnésio ede um ou mais sulfatos de metais do grupo II e/ ou III.A invenção reside, de modo adicional, na combinação doprocesso de produção de PCC ( Estágio A), com estágios ( remoção de água/redispersão) de concentração superior particular subseqüente na presença dedispersante (Estágio B).

Está inteiramente de acordo com a invenção usar acombinação: produção de PCC (Estágio A) com o processo de concentraçãosuperior (Estágio B) para este tipo de aplicação de jato de tinta.

O produto final é, de modo bastante surpreendente, um PCCsob a forma de aglomerados/ agregados estáveis tendo um diâmetro médio nafaixa de μηι, ou seja de entre 1 e 5 μιη, formando um pigmento de PCC que,quando usado em uma formulação de revestimento padrão conduz a qualidadede impressão superiores a um custo reduzido.

A invenção também abrange novos pigmentos de PCC em simesmos, como novos produtos industriais, sob a forma de aglomerados/agregados estáveis na faixa de μηι, ou seja de entre 1 e 5 μιη, conformeobtidos no estágio final do Estágio A ou no estágio final dos Estágios AeB.Este é inteiramente diferente das tecnologias comerciais e das patentesanteriores.

A invenção também abrange novas suspensões de pigmentocontendo os referidos pigmentos como novos produtos industriais, ou seja asuspensão de baixo teor de sólidos obtida no final dos Estágios Aeasuspensão de alto teor de sólidos obtida no final dos estágios AeB.

A invenção abrange, de modo adicional, novas formulações derevestimento para o revestimento de papel para jato de tinta contendo osreferidos pigmentos ou suspensões de pigmentos.

A invenção também abrange papéis para jato de tinta,revestidos com tais novas formulações de revestimento.

Descrição Detalhada da Invenção:

A invenção refere-se a:- um processo para fornecer PCC, útil para aplicações de

impressão por jato de tinta,

- do tipo de acordo com o qual uma suspensão de hidróxido decálcio é primeiramente preparada pela mistura de cal virgem (CaO) com águaem um reator agitado ou tanque (" cal extinta"). A suspensão de hidróxido decálcio é então peneirada, tal como em uma peneira de 100 μηι, de modo aremover as impurezas residuais e/ ou a cal não- queimada não- reativa. Asuspensão peneirada é então dirigida a um reator de aço inoxidável, equipadocom um agitador; a temperatura é ajustada, de modo geral a entre 10 e 70°C, esubseqüentemente a suspensão é dirigida a um tanque ou reator decarbonatação, em que o gás contendo dióxido de carbono é borbulhadoatravés da suspensão. A suspensão deixa o tanque de carbonatação, quandoapropriado, tendo em vista a condutividade e o pH, de modo geral quando acondutividade alcança um mínimo eopH cai a abaixo de 8. As partículasgrossas são removidas em uma peneira, tal como ma peneira de 45 μηι, de talmodo que a suspensão contém apenas os aglomerados de PCC ultrafinos dainvenção.

- caracterizado pela implementação de estágios do processo,que compreendem uma série de primeiros estágios, referentes à produção doPCC, nos quais:

Al Em um processo de produção de PCC, tal como acimadescrito, o estágio de carbonatação é executado em uma vazão de gás decarbonatação de abaixo de cerca de 30 litros por minuto em temperatura epressão padrões por quilograma de hidróxido de cálcio durante a precipitação.

A invenção também refere-se a um processo, tal como acimadefinido, caracterizado pelo fato de que:

A2 Em um processo de produção de PCC, tal como acimadescrito sob Al ou A2, a suspensão de hidróxido de cálcio, que deixa oreferido reator de aço inoxidável após a referida separação das impurezasresiduais e/ ou cal não- queimada não- reativa é tratada pela combinação desulfato de magnésio e sulfatos metálicos do Grupo II e/ ou Grupo III, de modomais preferido na presença de um ácido, o referido ácido sendo, de modomais preferido, ácido sulfurico, até que sejam obtidos aglomerados/ agregadosporosos estáveis, em uma concentração de 5 a 25% de sólidos, de modopreferido de 15 a 20% de sólidos (" precursor").

A3 Em um processo de produção de PCC, como acimadescrito sob Al e A2 ou A3, a suspensão de hidróxido de sódio éprimeiramente preparada pela mistura de cal virgem com água em um tanqueou reator de agitação ("cal extinta") em uma razão em peso de CaO: água deentre 1:3 e 1:20, de modo preferido entre 1:5 e 1:12, de modo mais preferidode entre 1:7 e 1:10.

A invenção também refere-se a um processo, como acimadefinido, caracterizado pelo fato de que:

A4 Em um processo de produção de PCC, como acimadescrito sob Al, a temperatura é ajustada a entre 15 e 50°C, de modo maispreferido a entre 15 e 3O0C, antes que a suspensão seja dirigida ao tanque oureator de carbonatação.

Estes estágios são apresentados, de modo esquemático, na

Figura 1 anexa. Na referida figura, as referências possuem os significados quese seguem:

I: Agua

II: Cal virgem

III: Reator, tal como um tanque ou reator de agitação

IV: Peneira, tal como uma peneira de 100 μιη

V: Impurezas residuais e/ ou Cal não- queimada não reativa

VI: Suspensão de hidróxido de sódioVII: Reator, tal como um tanque ou reator de carbonatação

VIII: Solução de Sulfato de Magnésio

IX: Sulfato (s) Metálico(s) do grupo II e/ ou grupo III

X: Ácido, tal como ácido sulfurico

XI: Gás contendo dióxido de carbono

XII: Peneira, tal como uma peneira de 45 μιη

XIII: Partículas grossas

XIV: Suspensão de PCC (em uma forma aglomerada, porosa)

O estágio A é seguido pela concentração superior do PCCproduzido durante o Estágio A, sem dispersante ou na presença de umdispersante catiônico, sob condições suficientemente brandas ou suaves paraque os agregados /aglomerados não sejam substancialmente destruídos, ou atéuma concentração de 15 a 50%, de modo preferido na faixa de 20 a 30%, demodo mais preferido de 23 a 26%, em peso, de sólidos, seja alcançada. Aquantidade de dispersante adicionada é controlada, de tal modo que osaglomerados/ agregados de PCC do precursor sejam apenas revestidos, estaquantidade correspondendo àquela adicionada antes de um aumento daviscosidade da suspensão.

Se a concentração superior conduzir a uma torta de filtro, talcomo seguindo-se à concentração superior executada usando um filtropressurizado, ou uma centrífuga, ou através de filtração a vácuo, o materialconcentrado é opcionalmente lavado com água e uma redispersão éexecutada, até que o material final consista, de modo substancial, deaglomerados/ agregados porosos estáveis, idênticos a ou muito similaresàqueles obtidos nos Estágios A.

A concentração superior pode ser executada em um estágio deevaporação térmica com o material final permanecendo substancialmente soba forma de aglomerados/ agregados porosos estáveis, obtidos no Estágio A.

A concentração superior de parte ou de todo o precursor podeconduzir a um produto seco, e em um tal caso, o produto seco é novamentedispersado até que o material final consista, de modo substancial, deagregados/ aglomerados porosos estáveis, idênticos a ou muito similaresàqueles obtidos no Estágio A.

A Figura 2 representa um processo de remoção de água emuma centrífuga, com:

I: Suspensão de PCC do Estágio AII: Centrífuga de remoção de águaIII: FiltradoIV: Torta do FiltroV: Unidade de DispersãoVI: Adição Opcional de uma Solução de Auxiliar de DispersãoCatiônico

VII: Suspensão de PCC com concentração superiorA Figura 3 representa um processo de remoção de águaalternado em uma centrífuga, com:

I: Suspensão de PCC do Estágio AII: Centrífuga de Remoção de água

III. Filtrado

IV.Torta de Filtro

V. Unidade de Dispersão

VI. Adição Opcional de uma Solução de um Auxiliar de

Dispersão Catiônico

VII: Suspensão de PCC com concentração superiorA Figura 4 representa um estágio de concentração superiortérmica sob vácuo, com:

I: Suspensão de PCC dos Estágios AII: Evaporador Térmico

III: Suspensão de PCC com concentração superiorA Figura 5 representa uma concentração superior térmicasobre uma placa de aquecimento, com:

I: Suspensão de PCC do Estágio A

II: Placa de Aquecimento

III: Adição opcional de uma Solução de um Auxiliar deDispersão Catiônico

IV: Suspensão de PCC com concentração superior

As que se seguem são características opcionais e/ ou preferidasno Estágio A, a serem tomadas isoladamente ou em combinação.

A vazão de gás de carbonatação é preferivelmente selecionadana faixa de 1 a 30, de modo preferido de 10 a 20, de modo mais preferido emtorno de 19,7 litros por minuto em temperatura e pressão convencionais porquilograma de hidróxido de sódio durante a precipitação. O referido gás decarbonatação é CO2 e uma mistura de CO2 e um ou mais gases, tais que ar e/ou nitrogênio.

A suspensão de hidróxido de sódio, é de modo mais preferido,tratada através de uma combinação de sulfato de magnésio e sulfato dealumínio, ou uma combinação de sulfato de magnésio e sulfato de zinco.

De acordo com opções menos preferidas, sulfato de zinco podeser adicionado à combinação de sulfato de magnésio e sulfato de alumínio ouo sulfato de alumínio pode ser adicionado à combinação de sulfato demagnésio e sulfato de zinco.

A adição de sulfato de magnésio é, de modo mais preferido,executada antes da carbonatação. O sulfato de magnésio pode ser adicionado,em uma opção menos preferida, ou antes da adição a outros sulfatos oudurante a adição. Em uma segunda opção menos preferida, o sulfato demagnésio pode ser adicionado durante a carbonatação, junto com sulfato dealumínio e /ou sulfato de zinco. Como pelo menos uma opção preferida dainvenção, o sulfato de magnésio pode ser adicionado durante a carbonataçãoou justo no início da carbonatação.

A adição de sulfato de alumínio e/ ou sulfato de zinco ocorre,de modo mais preferido, durante o período de carbonatação.

A adição do ácido, ou seja do ácido sulfurico, de modo maispreferido sob a forma de uma solução a 10%, em peso, de ácido sulfurico,ocorre, de modo preferido, no início da carbonatação. De modo ainda maispreferido, no entanto, a adição de ácido sulfurico ocorre simultaneamentecoma adição de sulfato de alumínio ou sulfato de zinco.

Sem estar limitado por qualquer teoria, o requerente é daopinião que, na presente invenção, a presença, como abaixo descrito, de ácidosulfurico, é necessária para que sejam alcançados resultados apropriados.

Em todas as opções acima, sulfatos do Grupo II e/ ou IIIpodem ser adicionados em adição a sulfato de alumínio e/ ou sulfato de zinco,ou como um substituto para o sulfato de alumínio e/ ou sulfato de zinco.

É observado que a temperatura no tanque de carbonatação éelevada para entre 40 e 80°C, de modo preferido a entre 50 e 60°C, de modomais preferido a entre 56 e 57°C.

A remoção de impurezas residuais e/ou de cal não- queimadanão reativa ocorre em uma peneira de malha de 45 μιη quando as viscosidadede Brookfield no material que egressa do tanque de carbonatação ésuficientemente baixa, ou seja inferior a 100 mPas a 100 rpm.

O produto da suspensão final consiste, de modo substancial, deaglomerados /agregados porosos/estáveis.

As que se seguem são características opcionais e/ ou preferidasno Estágio B, a serem tomadas isoladamente ou em combinação.

Por desaglomeração/ desagregação considera-se que osaglomerados/ agregados obtidos no final do Estágio A através do processoespecífico da invenção são desintegrados, o produto desintegrado sendo PCCultrafino do mesmo tipo ( com a exceção dos sais metálicos depositados oucontidos) tal como obtido na USP ' 086.

Por condições "brandas ou suaves" considera-se que adesaglomeração/ desagregação dos aglomerados/agregados é mantida em ummínimo, de tal modo que os referidos aglomerados/ agregados não sejam"substancialmente destruídos". De modo mais preciso, isto significa que émais preferido que, durante os estágios de concentração superior, o aumentoda fração de partículas abaixo de 2 μιη seja limitado a menos do que 30%, demodo preferido a menos do que 20%, de modo mais preferido a menos do que10%, e/ ou o decréscimo do diâmetro do agregado médio esteja limitado amenos do que 20%, de modo preferido a menos do que 10%, conformemedido de acordo com os meios abaixo descritos.

Imagens de SEM antes e após a concentração superior sãosubstancialmente idênticas, o que significa que os aglomerados /agregadosexistentes (tal como obtido no Estágio A "precursor") não sejam alterados, demodo notável, durante a concentração superior.

O estágio de concentração superior pode ser executado sob aforma de qualquer tecnologia de separação térmica ou mecânica parasuspensões de sólido/ líquido, contanto que os agregados /aglomeradosobtidos no Estágio A ("precursor") sejam suficientemente estáveis e não "substancialmente destruídos" pela referida tecnologia.

Durante o processo de concentração superior, um dispersantecomum pode ser adicionado nas proporções usuais, de modo a aumentar oteor de sólidos sem aumentar, de modo excessivo, a viscosidade da suspensão.

A quantidade de dispersante catiônico adicionada é controlada, de tal modoque os aglomerados/ agregados de PCC do precursor sejam apenas revestidos,esta quantidade correspondendo àquela adicionada antes de um aumento daviscosidade da suspensão. Por exemplo, aproximadamente 3 a 15% p/p deuma solução a 20% de um copolímero catiônico, tal como um copolímerocatiônico de cloreto de [2- (metacriloiloxi) etil] trimetil amônio e cloreto de[3- (metacrilamido) propil] trimetil amônio, a carbonato de cálcio seco, éadicionada à suspensão contendo o pigmento da invenção, correspondendo aaproximadamente de 0,6 a 3 %, em peso de dispersante catiônico emcarbonato de cálcio seco.

De modo preferido, concentrações superiores com umdispersante catiônico, ou sem um dispersante, são através de filtração a vácuoou através de concentração térmica ou através de centrífuga ou através defiltro pressurizado.

É esperado um grau de destruição dos aglomerados/agregados. Tais agregados/ aglomerados de pigmento são, de modo freqüente,mantidos juntos através de forças atrativas Van der Waals ou eletrostáticasrelativamente fracas, que são ultrapassadas pelas forças centrífugas e/ou decisalhamento criadas no interior do equipamento associado com aconcentração superior comercial, ou seja no interior da centrífuga, aparelho de15 decantação de rotação rápida ou prensa de filtro sob alta pressão. O resultadode que nenhuma destruição notável de agregados/aglomerados é observada,ao mesmo tempo em que é alcançado o grau de concentração superiorrequerido, é portanto inteiramente não óbvio.

A presente invenção abrange os agregados/ aglomeradosporosos estáveis de PCC, produzidos no final do Estágio A isoladamente("precursor") e os agregados/ aglomerados de PCC porosos estáveis, final, talcomo obtidos pelos processos acima, no final do Estágio A em combinaçãocom o Estágio Β, o referido PCC sendo caracterizado por propriedadesbastante inovadoras, o que, por sua vez, o torna de vapor particular paraaplicações de jato de tinta.

Os agregados/aglomerados de PCC porosos estáveis, obtidosno final do Estágio A, assim como aqueles obtidos após a concentraçãosuperior do Estágio B, podem ser caracterizados por uma seleção dosseguintes: uma área de superfície específica de 30 a 100 m 2/ g, de modopreferido de 50 a 80 m2/g, e /ou um diâmetro de agregado médio de 1 a 5 μπι,com um diâmetro médio de 2 μπι, e/ou uma fração de finos abaixo de 2 μπι,ou inferior a 20%, de modo preferido inferior a 15%, e/ ou um tamanho departícula acicular primário de 20 a 50 nm, com uma razão de aspecto de entre1: 2 a 1:10, e /ou um teor de sólidos, em peso, de 5 a 25%, de modo preferidode entre 15 a 20%, no final do Estágio A, e um teor de sólidos de 15 a 50%,de modo preferido de 20 a 30% de sólidos, em particular de 23 a 26% desólidos no final do estágio B.

A concentração da suspensão final pode ser obtida, de modoparcial ou total, através da adição de um ou mais pigmentos adicionais oususpensões de pigmento durante o Estágio B.

A invenção abrange novos pigmentos, caracterizados pelo fatode que eles compreendem agregados/ aglomerados de PCC porosos, tal comoaqui descrito, e novas suspensões de pigmento ou PCC, caracterizadas pelofato de que elas compreendem agregados /aglomerados de PCC porosos, talcomo aqui descrito.

A invenção também abrange novos pigmentos e suspensões dePCC, caracterizados pelo fato de que a sua concentração de sólidos é, empeso, de 5 a 25%, de modo preferido de 15 a 20% de sólidos no final doEstágio A e de 15 a 50%, de modo preferido de 20 a 30% de sólidos, emparticular de 23 a 36 % de sólidos no final do Estágio B.

De acordo com uma modalidade preferida, a suspensão depigmento ou de pigmento funcional com uma alta área de superfície e cátionsintegrados é incorporada na formulação de revestimento, de um modo em siconhecido para aquele versado na técnica, de modo a aumentar efetivamente adensidade óptica quando da impressão, sem um aumento na sangria ou naperfilação: esta é uma das maiores realizações da invenção.

A invenção portanto também abrange novas formulações derevestimento para a indústria de produção de papel, caracterizada pelo fato deque ela compreende novos agregados /aglomerados de PCC, novos pigmentose/ou novas suspensões descritos na mesma.

A invenção também abrange formulações de revestimento,como aqui descritas, caracterizadas pelo fato de que a suspensão de PCC, queela contém, é caracterizada pelas propriedades que se seguem: um teor desólidos de 15 a 50%, de modo preferido de 20 a 30% de sólidos, em particularde 23 a 26 %, e/ ou um PCC de alta área de superfície caracterizadoefetivamente por uma área de superfície específica de 30 a 100 m2/ g, demodo preferido de 50 a 80 m2I g.

A invenção também abrange as aplicações das formulações derevestimento de acordo com quaisquer das reivindicações 19 ou 20, referentesao revestimento de papel para jato de tinta, ou seja ao revestimento de papelpara jato de tinta para " múltiplos propósitos", ou papel especial, de altaqualidade.

Para resumir, a invenção mais preferida (de acordo com omelhor modo até esta data) é baseada na seleção de uma vazão de gás decarbonatação decisivamente reduzida durante a precipitação do PCC, nacombinação específica de cátions introduzidos na treliça de cristal do PCC, nouso de uma suspensão de revestimento com um alto teor de sólidos,concentrada de modo superior com dispersante em de 15 a 50%, de modopreferido em de 20 a 30%, em particular em torno de 23 a 26%, em peso, emparticular para o uso em revestimento de papel a serem revestidos emaparelhos de revestimento que não estão em linha de lâmina, espátula de ar,Varibar, no uso de um PCC de alta área de superfície na faixa de 30 a 100 m2/g, de modo preferido de 50 a 80 m2/g, no final do Estágio A e no final doEstágio B, no uso de cristais primários de PCC de pequeno diâmetro,aglomerados/ agregados de modo a formar um aglomerado de PCC poroso.

Como a área de superfície é uma função da distribuição detamanho de partícula, esta distribuição deverá ser ajustada de modo adequado.A química superficial do pigmento funcional resultanteassegura uma fixação de corante de tinta aumentada e uma área de superfíciede pigmento aumentada, resultando em uma densidade óptica aumentada ouem uma demanda de aditivo catiônico mais baixa na formação derevestimento para uma densidade óptica igual. Não é observado um aumento,ou mesmo um decréscimo, na sangria e/ ou perfilação em relação àsalternativas comerciais.

A possibilidade de obtenção de uma suspensão com um altoteor de sólidos com o pigmento de acordo com a invenção conduz a umamelhor capacidade de processamento quando incorporada em uma formulaçãode revestimento de papel e revestida sobre um papel base. O alto teor desólidos conduz a uma menor demanda de energia de secagem e a umasecagem mais rápida e mais fácil; uma velocidade de máquina de papel maisalta é possível em um aumento nos depósitos sobre os rolos na seção de pós-secagem da máquina de papel.

A invenção conduz a uma suspensão de revestimento com umalto teor de sólidos, significando que menos energia precisa ser introduzidadurante o estágio de secagem, deste modo reduzindo o custo.

Além disso, o uso de agregados/ aglomerados de acordo com ainvenção limita a quantidade de aglutinante requerida, deste modo limitando ocusto.

Devido ao fato de que a invenção irá favorecer aglomerados/agregados, as aplicações serão limitadas a aplicações de papel para jato detinta fosco. Os aglomerados/ agregados de acordo com a invenção são muitogrossos para que seja obtido um acabamento brilhoso.

Vários processos de acordo com a invenção serão melhor compreendidosatravés da descrição que se segue e dos exemplos não- limitativos que seseguem.

EXEMPLOS:Exemplos de preparações de pigmento para jato de tinta inovador e dados depigmento para os produtos correspondentes:

Os exemplos 1, 5 e 7 e 10 foram preparados de acordo com osEstágios A da invenção. Os exemplos 2, 3, 4, 6, 8 e 9 e 11 e 12 constituíramconcentrações superiores de um dos Exemplos 1, 5 e 7 e 10, concentrados demodo superior, de acordo com a invenção (Estágio B).

Exemplo 1:

Processo da invenção. Estágio A com sulfato de magnésio e sulfato dezinco

150 kg de cal virgem foram adicionados a 1300 litros de águada bica em um reator agitado. Antes da adição de cal, a temperatura da águafoi ajustada para 40°C.

A cal virgem foi extinta durante 25 minutos, sob agitaçãocontínua, e a suspensão resultante de hidróxido de cálcio ("leite de cal") a13,1 % p/p de sólidos foi então peneirada em uma peneira de ΙΟΟμπι.

A precipitação de carbonato de cálcio foi conduzida em umreator de aço inoxidável cilíndrico com defletores de 1000 litros, equipadocom um agitador de gaseificação tendo uma unidade de dispersão de gás, umtubo de carbonatação de aço inoxidável de modo a dirigir uma corrente gasosade dióxido de carbono/ ar ao interior do propulsor, e sondas para amonitoração do pH e da condutividade da suspensão.

700 litros de suspensão de hidróxido de cálcio, obtidos noestágio de extinção, tal como acima mencionados, foram adicionados aoreator de carbonatação e a temperatura da mistura da reação foi ajustada paraa temperatura de partida desejada a 20°C.

Antes da carbonatação, 30 kg de solução aquosa p/pa 10% desulfato de magnésio (MgSO4. 7 H2O) foram adicionados ao leite de cal.

O agitador foi então ajustado para 1480 rpm, e a suspensão foicarbonatada pela passagem de uma mistura gasosa de dióxido de carbono emvolume percentual e 26 porcento, em ar, a 118 nm3/ hora, correspondendo a19,7 litros por minuto, em temperatura e pressão padrões, por quilograma dehidróxido de cálcio, através da suspensão. Durante a carbonatação, 100 kg desolução aquosa a 10% p/p de sulfato de zinco (ZnSO4. 7 H2O) e 30 kg desolução aquosa a 10%p/p de ácido sulfurico, foram adicionados à mistura dareação, de um modo contínuo, durante o período de tempo de carbonataçãototal.

Foi conseguido com que a carbonatação fosse completada após1 hora e 55 minutos de tempo de reação e foi indicada uma queda nacondutividade em um mínimo, acompanhada por uma queda em pH em umvalor constante abaixo de 8,0.

Durante a carbonatação, a temperatura da suspensão foideixada aumentar devido à natureza exotérmica da reação a até umatemperatura de suspensão final de 57°C.

As impurezas residuais e/ ou a cal não- queimada não- reativaforam então removidas pela passagem da suspensão aquosa através de umapeneira de 45 μιη.

O produto da carbonatação acima foi uma suspensão aquosa deteor de sólidos de 15, 6% p/p de partículas de carbonato de cálcio primáriasultrafinas, ligadas de um modo conjunto, de modo a formar agregadosesféricos porosos estáveis.

Os cristais únicos como constituintes dos agregados foramcaracterizados por um diâmetro de partícula de 20 a 50 nm e uma razão deaspecto de entre 1:2 e 1:10 de acordo com as figuras de SEM. Os agregadosporosos, formados a partir destes cristais únicos, apresentaram diâmetros deentre 1 e 5 μιη, com um diâmetro médio de 2 μηι, também de acordo com asfiguras de SEM.

Os dados de pigmento do produto obtido no processo acimadescrito estão relacionados como o Exemplo 1 na Tabela 2.Os resultados da tabela para o Exemplo 1 confirmam a altaárea de superfície do agregado/ aglomerado e as dimensões do agregado/aglomerado apropriadas, mas um teor de sólidos insuficiente para asaplicações de revestimento subseqüentes. De fato, os resultados de um ensaiode revestimento com uma corrida de formulação com um baixo teor desólidos, de acordo com as condições de revestimento geral descritas a seguir,demonstram que, para uma adição de sólidos igual por área de superfície dopapel, o revestimento com uma formulação de teor de sólidos mais baixoconduz a um decréscimo na densidade óptica (Tabela 1).

É, portanto, necessário, alcançar uma concentração superiorsem que ocorra uma perda notável ou degradação de agregados.

Tabela 1: Efeito do teor de sólidos da suspensão total sobre 100% dedensidade óptica preta__

<table>table see original document page 30</column></row><table>

Exemplo 2:

Processo da invenção, concentração superior (Estágio B) do produto doExemplo 1

2210 g da suspensão de carbonato de cálcio precipitada, obtidade acordo com o Estágio A do processo, como descrito no Exemplo 1, foramresfriados a 25°C e removida de água no Estágio B, usando um filtropressurizado.

É obtida uma torta de filtro de cerca de 43 % de sólidos ρ/ ρ.O filtrado foi coletado e usado para a redispersão da torta dofiltro.

50 g do filtrado obtido no estágio de remoção de água, comoacima descrito, foram adicionados em uma unidade de dispersão de 1 litro,equipada com um propulsor e novamente dispersados sem o uso de qualquerdispersante.

Ao interior desta mistura, a torta de filtro tendo um teor deumidade residual de 57% p/p, conforme obtida no estágio de remoção de águacima descrito, foi adicionada, de modo gradual, ao interior da unidade dedispersão, sob misturação contínua.

Após cada adição da torta de filtro e homogeneizaçãosubseqüente, a viscosidade da suspensão de Brookfield a 100 rpm foideterminada. A adição da torta de filtro foi interrompida quando a viscosidadede Brookfield alcançou um limite máximo definido de aproximadamente1000 mPas.

Neste ponto, 97 g da torta de filtro haviam sido adicionados.

O produto do processo de concentração superior acimadescrito foi uma suspensão aquosa com um teor de sólidos de 28,4 % p/p departículas de carbonato de cálcio primárias ultrafinas, ligadas de um modoconjunto, de modo a formar agregados esféricos porosos estáveis de 1 a 5 μηι.

A estrutura cristalina do produto foi determinada através defiguras de SEM.

Os dados de pigmento do produto obtido no processo acimadescrito estão relacionados como o Exemplo 2 na Tabela 2.

A partir destes dados, pode ser observado que o pigmentoobtido é caracterizado por um alto valor de área de superfície específica BET,o que mostra que foi obtida a alta superfície requerida para interagir e ligar atinta junto com as dimensões do agregado/aglomerado apropriadas (de 1 a 2μιη de acordo com SEM) e o índice de amarelamento.

O produto final é adicionalmente caracterizado por um teor desólidos suficiente para aplicações de revestimento de papel para jato de tintasubseqüentes.

Exemplo 3:

2210 g da suspensão de carbonato de cálcio precipitado, obtidade acordo com o processo descrito no Exemplo 1, foram resinados a 25°C eremovidos de água usando um filtro pressurizado. O filtrado foi coletado eusado para a redispersão posterior da torta de filtro.

30 g do filtrado obtido no estágio de remoção de água, talcomo acima descrito, foram adicionados a uma unidade de dispersão de 1litro, equipada com um propulsor e novamente dispersados sem o uso dequalquer dispersante.

Ao interior desta mistura, uma torta de filtro tendo umaumidade residual de 57 % p/p, obtida no estágio de remoção de água acimadescrito, foi adicionada, de modo gradual, à unidade de dispersão sobmisturação contínua. Após cada adição de torta de filtro e homogeneizaçãosubseqüente, a viscosidade de Brookfield da suspensão a 100 rpm foideterminada. A adição da torta do filtro foi interrompida quando a viscosidadede Brookfield alcançou um limite máximo definido de aproximadamente1000 mPas.

Neste momento, 49 g da torta de filtro haviam sidoadicionados.

O produto do processo de concentração superior acimadescrito foi uma suspensão aquosa com um teor de sólidos de 22,5% p/p departículas de carbonato de cálcio primárias ultrafinas, ligadas de modoconjunto, para formar agregados esféricos porosos estáveis.

A estrutura cristalina do produto foi determinada pelas figurasde SEM.

Os dados de pigmento do produto obtido no processo acimadescrito estão relacionados como o Exemplo 3 na Tabela 2.

Os resultados reproduzem os mesmos comentários que noExemplo 2.Exemplo 4:

Processo da invenção, produção de PCC (Estágio A, opção de sulfato demagnésio e sulfato de zinco^ e concentração superior (Estágio B)

150 kg de cal virgem foram adicionados a 1300 litros de águada bica, em um reator agitado. Antes da adição de cal, a temperatura da águafoi ajustada para 40°C.

A cal virgem foi extinta durante 25 minutos, sob agitaçãocontínua, e a suspensão resultante de hidróxido de cálcio ("leite de cal") emum teor de sólidos de 12, 8 % p/p foi peneirada em uma peneira de 100 μηι.

A precipitação de carbonato de cálcio foi conduzida em umreator de aço inoxidável cilíndrico, com defletores, de 1000 litros, equipadocom um agitado de gaseificação tendo uma unidade de dispersão de gás, umtubo de carbonatação de aço inoxidável, em uma corrente de gás de dióxidode carbono /ar ao propulsor, e sondas para monitorar opHea condutividadeda suspensão.

700 litros da suspensão de hidróxido de cálcio, obtida noestágio de extinção como acima mencionado, foram adicionadas ao reator decarbonatação e a temperatura da mistura da reação foi ajustada à temperaturade partida desejada de 20°C.

Antes do início da carbonatação, 30 kg de uma solução aquosaa 10 % p/p de sulfato de magnésio (MgSO4.7. 7 H2O) foram adicionados aoleite de cal.

O agitador foi então ajustado para 1480 rpm, a suspensão foicarbonatada pela passagem de uma mistura de gás de dióxido de carbono emum volume de 26 porcento, em ar, a 118 Nm3/h, correspondendo a 19,7 litrospor minuto, em uma temperatura e pressão convencionais, por quilograma dehidróxido de cálcio, através da suspensão.

Durante a carbonatação, 100 kg de uma solução aquosa a 10%p/p de sulfato de zinco (ZnSO4. 7 H2O) e 0 kg de uma solução aquosa a 10%p/p de ácido sulfurico foram adicionados, de modo contínuo, ao longo dotempo de carbonatação total, à mistura da reação.

Foi alcançada a carbonatação completa após 1 hora e 50minutos de tempo de reação e indicada por uma queda na condutividade a ummínimo, acompanhada por uma queda no pH a um valor constante, abaixo de 8,0.

Durante a carbonatação, a temperatura da suspensão foideixada aumentar, resultando em uma temperatura da suspensão final de58°C, devido ao calor gerado durante a reação exotérmica.

Estágio de Concentração Superior:

A suspensão foi então peneirada em uma peneira de 45 μιη,antes de ser alimentada a uma centrífuga de remoção de água (operando a4440 rpm) em uma taxa de 350 1/ hora. Nenhum dispersante foi adicionadoà torta de filtro resultante. Esta torta de filtro foi coletada e entãonovamente dispersada em uma unidade de misturação e o produto comconcentração superior foi recuperado como uma suspensão aquosa dopigmento.

O produto dos estágios de carbonatação e concentraçãosuperior, como acima mencionado, foram uma suspensão aquosa com um teorde sólidos de 19,5 % p/p de partículas de carbonato de cálcio primárioultrafinas, ligadas de modo conjunto, de modo a formar agregados esféricosporosos estáveis. Os cristais únicos como constituintes dos agregadosapresentaram uma forma de partícula acicular, com um diâmetro de 20 a 50nm, e razões de aspecto de entre 1:2 e 1:10. Os agregados porosos, formadosa partir destes cristais únicos, apresentaram diâmetros de entre 1 e 5 μιη, comum diâmetro médio de 2 μm.

A estrutura cristalina do produto foi determinada através defiguras de SEM.

Os dados do pigmento do produto obtidos no processo acimadescrito estão relacionados como o Exemplo 4 na Tabela 2.

Os resultados reproduzem os mesmos comentários que osExemplos 2 e 3.

Exemplo 5:

Processo da invenção. Estágio A. opção de sulfato de magnésio e sulfatode alumínio

115kg de cal virgem foram adicionados a 1000 litros de águada bica em um reator agitado. Antes da adição de cal, a temperatura da águafoi ajustada para 40°C.

A cal virgem foi extinta durante 25 minutos, sob condições deagitação, e a suspensão resultante de hidróxido de cálcio ( " leite de cal") emum teor de sólidos de 12, 7% foi então peneirada em uma peneira de 100 μηι.

O precipitado de carbonato de cálcio foi conduzido em umreator de aço inoxidável cilíndrico com defletores, de 1000 litros, equipadocom um agitador de gaseificação tendo uma unidade de dispersão de gás, umtubo de carbonatação de aço inoxidável para dirigir uma corrente de gás dedióxido de carbono/ar ao propulsor e sondas para monitorar o pH e acondutividade da suspensão.

700 litros da suspensão de hidróxido de cálcio, obtidos noestágio de extinção, como acima mencionado, foram adicionados ao reator decarbonatação, e a temperatura da mistura da reação foi ajustada para atemperatura de partida desejada de 20°C.

Antes do início da carbonatação, 30 kg de uma solução aquosaa 10% p/p de sulfato de magnésio (MgSO4. 7H20) foram adicionados ao leitede cal.

O agitador foi então ajustado para 1480 rpm, e a suspensão foicarbonatada pela passagem de uma mistura gasosa de dióxido de carbono emum volume de 26 porcento, em ar, a 118 Nm3/ hora, correspondendo a 19,7litros por minuto, em uma temperatura e pressão padrões, por quilograma dehidróxido de cálcio, através da suspensão.

Durante a carbonatação, 100 kg de solução aquosa a 10% p/pde sulfato de alumínio (Al2(SO4)3- 18 H2O) e 30 kg de solução aquosa a 10%p/p de ácido sulfurico foram adicionados, de modo contínuo, à mistura dareação, durante o período de tempo de carbonatação total.

Foi conseguido que a carbonatação fosse completada após 1hora a 48 minutos de tempo de reação e indicado por uma queda nacondutividade a um mínimo, acompanhado por uma queda no pH a um valorconstante, abaixo de 8,0.

Durante a carbonatação, a temperatura da suspensão foideixada aumentar, resultando em uma temperatura da suspensão final de610C, devido ao calor gerado durante a reação exotérmica.

A suspensão foi então peneirada em um peneira de 45 μηι, e oproduto foi recuperado como uma suspensão aquosa do pigmento.

O produto do estágio de carbonatação acima descrito era umasuspensão aquosa com um teor de sólidos de 14,3 % de partículas decarbonato de cálcio primário ultrafinas, ligadas de um modo conjunto, demodo a formar agregados esféricos porosos estáveis.

Os cristais únicos como constituintes dos agregados sãocaracterizados por formas de partícula aciculares com um diâmetro de 20 a 50nm e razões de aspecto de entre 1:2 e 1:10.

Os agregados porosos, formados a partir destes cristais únicos,apresentaram diâmetros de entre 1 e 5 μπι, com um diâmetro médio de 2 μιη.

A estrutura cristalina do produto foi determinada através defiguras de SEM.

Os dados de pigmento do produto obtido no processo acimadescrito são relacionados como o Exemplo 5 na Tabela 2.

Exemplo 6:

Processo da invenção, concentração superior (Estágio B) do produto doExemplo 5

10 litros da suspensão de carbonato de cálcio precipitado,obtidos de acordo com o processo descrito no Exemplo 5, foram peneiradosem uma peneira de 45 μπι, antes de serem alimentados a um evaporadortérmico. O evaporador consistiu de um vaso de aço inoxidável cilíndrico,equipado com um agitador e uma unidade de aquecimento de manta dupla,operando com óleo sintético quente a 120°C como um meio de aquecimento.

Antes da evaporação, 194 g de uma solução a 20% de umcopolímero catiônico de cloreto de {2-(metacriloiloxi)etil] trimetil amônio ecloreto de [3-(metacrilamido) propil] trimetil amônio, junto com 10,8 g deHidróxi Etil Celulose (HEC, Tylose H6000YP2, um agente de anti-sedimentação de Clariant™) foi adicionado à suspensão de carbonato decálcio precipitada e misturado na mesma.

A concentração superior térmica foi alcançada através daevaporação no referido aparelho de evaporação laboratorial, sob pressãoatmosférica, em temperaturas de suspensão na faixa de 90 a 95°C.

A evaporação foi interrompida quando a viscosidade deBrookfield alcançou um limite máximo definido de aproximadamente 1000mPas.

O produto do processo de concentração superior, acimadefinido, era uma suspensão aquosa com um teor de sólidos de 23,8 % ρ/ ρ departículas de carbonato de cálcio primário ultrafinas, ligadas de modoconjunto, de modo a formar agregados esféricos porosos estáveis.

A estrutura cristalina do produto foi determinada através defiguras de SEM.

Os dados de pigmento do produto, obtidos no processo acimadescrito, estão relacionados como Exemplo 6 na Tabela 2.

Exemplo 7:

Processo da invenção. Estágio A ( opção de sulfato de magnésio e sulfatode zinco)

115 kg de cal virgem foram adicionados a 1000 litros de águada bica em um reator agitado. Antes da adição de cal, a temperatura da águafoi ajustada para 40° C.

A cal virgem foi extinta durante 25 minutos, sob condições deagitação, e a suspensão resultante de hidróxido de cálcio ( "leite de cal") emum teor de sólidos de 12, 5% p/p foi então peneirada em uma peneira de 100μm.

O precipitado de carbonato de cálcio foi conduzido a um reatorde aço inoxidável, cilíndrico, com defletores, de 1000 litros equipado com umagitador de gaseificação tendo uma unidade de dispersão de gás, um tubo decarbonatação de aço inoxidável para dirigir uma corrente gasosa de dióxidode carbono/ ar ao propulsor, e sondas para monitorar opHea condutividadeda suspensão.

700 litros da suspensão de hidróxido de cálcio obtidos noestágio de extinção, como acima mencionado, foram adicionados ao reator decarbonatação, e a temperatura da mistura da reação foi ajustada para atemperatura de partida desejada de 20°C.

Antes do início da carbonatação, 30 kg de uma solução aquosaa 10% p/p de sulfato de magnésio (MgSO4. 7 H2O) foram adicionados ao leitede cal.

O agitador foi então ajustado para 1480 rpm e a suspensão foicarbonatada pela passagem de uma mistura gasosa de dióxido de carbono emum volume percentual de 26 porcento, em ar, a 118 Nm3/ hora,correspondendo a 19,7 litros por minuto, em temperatura e pressão padrões,por quilograma de hidróxido de cálcio, através da suspensão.

Durante a carbonatação, 100 kg de uma solução aquosa a 10%p/p de sulfato de zinco (ZnSO4, 7H2o ) e 30 kg de uma solução aquosa a 10%p/p de ácido sulfurico, foram adicionados, de modo contínuo, à mistura dareação, durante o período de carbonatação total.

Foi alcançado que a carbonatação fosse completada após 1hora e 43 minutos de tempo de reação e indicado por uma queda nacondutividade a um mínimo, acompanhada por uma queda no pH a um valorconstante, abaixo de 8,0.

Durante a carbonatação, a temperatura da suspensão foideixada aumentar, resultando em uma temperatura de suspensão final de62°C, devido ao calor gerado durante a reação exotérmica.

A suspensão foi então peneirada em uma peneira de 45 μηι e oproduto recuperado como uma suspensão aquosa do pigmento.

O produto do estágio de carbonatação, acima descrito, foi umasuspensão aquosa, com um teor de sólidos de 13, 7% p/o de partículas decarbonato de cálcio primário ultrafinas, ligadas de modo conjunto, e modo aformar agregados esféricos porosos estáveis.

Os cristais únicos como constituintes dos agregados foramcaracterizados por formas de partícula aciculares, com um diâmetro de 20 a50 nm e razões de aspecto de entre 1:2 e 1: 10.

Os agregados porosos, formados a partir destes cristais únicos,apresentaram diâmetros de entre 1 e 5 μηι, com um diâmetro médio de 2 μηι.

A estrutura cristalina do produto foi determinada através defiguras de SEM.

Os dados de pigmento do produto obtido no processo acimadescrito são relacionados como Exemplo 7 na Tabela 2.

Estes resultados reproduzem os mesmos comentários que parao Exemplo 1.

Exemplo 8:

Processo da invenção, concentração superior (Estágio B) do produto doExemplo 7

10 litros da suspensão de carbonato de cálcio precipitada, deacordo com o processo descrito no Exemplo 7, foram peneirados em umapeneira de 45 μηι, sendo antes alimentados a um aparelho de evaporaçãotérmica. O aparelho de evaporação térmica consistiu de um vaso de açoinoxidável cilíndrico, equipado com um agitador e uma unidade deaquecimento de manta dupla, operando com um óleo sintético quente a 120°Ccomo um meio de aquecimento.

A concentração superior térmica foi alcançada através deevaporação no referido aparelho de evaporação laboratorial, sob pressãoatmosférica, em temperaturas de suspensão na faixa de 90 a 95°C.

O produto do processo de concentração superior acimadescrito foi uma suspensão aquosa, com um teor de sólidos de 27, 1 % p/p departículas de carbonato de cálcio primário ultrafinas, ligadas de modoconjunto, de modo a formar agregados esféricos porosos estáveis.

A estrutura cristalina do produto foi determinada através defiguras de SEM.

Os dados do pigmento do produto obtido no processo acimadescrito são relacionados como o Exemplo 8 na Tabela 2.

Exemplo 9:

Processo da invenção, produção de PCC (Estágio A. opção de sulfato demagnésio e sulfato de zinco) e concentração superior (Estágio B).

115 kg de cal virgem foram adicionados a 1000 litros de águada bica, em um reator agitado. Antes da adição de cal, a temperatura da águafoi ajustada para 40°C.

A cal virgem foi extinta durante 25 minutos, sob agitaçãocontínua, e a suspensão resultante de hidróxido de cálcio ( "leite de cal ", emum teor de sólidos de 13,5 % p/p, foi então peneirada em uma peneira de 100μηι.

A precipitação de carbonato de cálcio foi conduzida em umreator de aço inoxidável cilíndrico, com defletores, de 1000 litros, equipadocom um agitador de gaseificação, caracterizado por uma unidade de dispersãode gás, um tubo de carbonatação de aço inoxidável para dirigir uma correntegasosa de dióxido de carbono/ar ao propulsor, e sondas para monitorar o pH ea condutividade da suspensão.

700 litros de uma suspensão de hidróxido de cálcio, obtidos noestágio de extinção, como acima mencionado, foram adicionados ao reator decarbonatação e a temperatura da mistura da reação foi ajustada para atemperatura de partida desejada de 20° C.

O agitador foi então ajustado para 1480 rpm, e a suspensão foicarbonatada pela passagem de uma mistura de gás de dióxido de carbono emum volume de 26 porcento, em ar, a 118 nm3/ hora, correspondendo a 19,7litros por minuto, em uma temperatura e pressão padrões, por quilograma dehidróxido de sódio, através da suspensão. Durante a carbonatação, 100 kg deuma solução aquosa a 10% p/p de sulfato de zinco (ZnSO4. 7H20) e 30 kg deuma solução aquosa a 10% p/p de ácido sulfurico foram adicionados, demodo contínuo, à mistura da reação durante o período de tempo decarbonatação total.

Foi conseguido que a carbonatação fosse completada após 1hora e 44 minutos de tempo de reação, e indicada por uma queda nacondutividade a um mínimo, acompanhada por uma queda no pH a um valorconstante, abaixo de 8,0.

Durante a carbonatação, a temperatura da suspensão foideixada aumentar, resultando em uma temperatura da suspensão final de56°C, devido ao calor gerado durante a reação exotérmica.

A suspensão foi então peneirada em uma peneira de 45 μηι.

Estágio de Concentração Superior

A suspensão peneirada foi então alimentada em uma taxa de400 l/hora a uma centrífuga de remoção de água operando a 4440 rpm.Nenhum dispersante foi adicionado à torta do filtro concentrada de modosuperior, descarregada pela centrífuga de remoção de água.

A mistura foi então novamente dispersada em uma unidade demisturação e o produto com concentração superior foi recuperado como umasuspensão aquosa do pigmento.

O produto dos estágios de carbonatação e concentraçãosuperior acima descritos era uma suspensão aquosa com um teor de sólidos de24,9% p/p de partículas de carbonato de cálcio primário ultrafinas, ligadas deum modo conjunto, de modo a formar agregados esféricos porosos. Os cristaisúnicos como constituintes dos agregados possuíam um forma de partículaacicular, com um diâmetro de 20 a 50 nm e razões de aspecto de entre 1:2 e1:10. O agregados porosos, formados a partir destes cristais únicos,apresentaram diâmetros de entre 1 e 5 μηι, com um diâmetro médio de 2 μιη.

A estrutura cristalina do produto foi determinada através defiguras de SEM.

Os dados do pigmento do produto, obtidos no processo acimadescrito, estão relacionados como o Exemplo 9 na Tabela 2.

Exemplo 10:

Processo da invenção, produção de PCC (Estágio A, opção de sulfato demagnésio e sulfato de alumínio

A cal virgem foi extinta durante 25 minutos, sob agitaçãocontínua, e a suspensão resultante de hidróxido de cálcio ( "leite de cal "), emum teor de sólidos de 12,9 % p/p, foi então peneirada em uma peneira de 100μηι.

O agitador foi então ajustado para 1480 rpm, e a suspensão foicarbonatada pela passagem de uma mistura de gás de dióxido de carbono emum volume de 26 porcento, em ar, a 100 nm3/ hora, através da suspensão.

Durante a carbonatação, 100 kg de uma solução aquosa a 10% p/p deAl2(SO4)3. 18H20 e 30 kg de uma solução aquosa a 10% p/p de ácidosulfürico foram adicionados, de modo contínuo, à mistura da reação durante operíodo de tempo de carbonatação total.

Foi conseguido que a carbonatação fosse completada após 1hora e 46 minutos de tempo de reação, e indicada por uma queda no valor dopH a um valor constante, abaixo de 8,0.

Durante a carbonatação, a temperatura da suspensão foideixada aumentar, resultando em uma temperatura da suspensão final de56°C, devido ao calor gerado durante a reação exotérmica. O carbonato decálcio precipitado foi então peneirado em uma peneira de 45 μπι e o produtopeneirado foi recuperado como uma suspensão aquosa do pigmento.

O produto do estágio de carbonatação, como acimamencionado, era uma suspensão aquosa com um teor de sólidos de 13, 8 p/pde partículas de carbonato de cálcio primárias ultrafinas, ligadas de modoconjunto, de modo a formar agregados esféricos porosos estáveis. Os cristaisúnicos, como constituintes dos agregados, tinham uma forma de partículaacicular com um diâmetro de 20 a 50 nm e razões de aspecto de entre 1:2 e1:10. Os agregados porosos, formados a partir destes cristais únicos,apresentaram diâmetros de entre 1-5 μηι, com uma média de 2 μιη.

A estrutura cristalina do produto foi determinada através defiguras de SEM.

Os dados do pigmento do produto obtido no processo acimadescrito estão relacionados como o Exemplo 10, na Tabela 3.

Exemplo 11:

Processo da invenção, produção de PCC (Estágio A, opção de sulfato demagnésio e sulfato de alumínio) e concentração superior ( Estágio B).

500 litros da suspensão de carbonato de cálcio precipitada,obtida de acordo com o processo descrito no Exemplo 10, foram peneiradosem uma peneira de 45 μιη e o produto peneirado foi alimentado a umaparelho de evaporação térmica.

A concentração térmica superior foi alcançada semdispersante, através de evaporação, sob um vácuo de -700 a -800 mbar, emtemperaturas de produto na faixa de 50 a 80°C.

A evaporação foi interrompida quanto a viscosidade deBrookfield alcançou um limite máximo definido de aproximadamente 1000mPas.

O produto deste processo de concentração superior, comoacima mencionado, era uma suspensão aquosa com um teor de sólidos de 28,1p/p de partículas de carbonato de cálcio primárias ultrafinas, ligadas de modoconjunto de modo a formar agregados esféricos porosos estáveis.

A estrutura cristalina do produto foi determinada através defiguras de SEM.

Os dados do pigmento do produto obtido no processo acimadescrito estão relacionados como o Exemplo 11 na Tabela 3.

Exemplo 12:

Processo da invenção, produção de PCC ( Estágio A, opção de sulfato demagnésio e sulfato de alumínio) e concentração superior (Estágio B).

1000 g da suspensão de carbonato de cálcio precipitada, obtidade acordo com o processo descrito no Exemplo 10, foram adicionados a umvaso de aço inoxidável de 2 litros. Aos 1000 g da suspensão de pigmento,foram adicionados 19 g de uma solução a 20% p/p de dispersante catiônico e1 g de Hidróxi Etil Celulose (HEC) foi adicionado e misturado, sob agitaçãocontínua.

A mistura foi então colocada sobre uma placa de aquecimentopara a concentração superior térmica, través de evaporação.

O produto deste processo de concentração superior, comoacima mencionado, era uma suspensão aquosa com um teor de sólidos de 21,3% p/p de partículas de carbonato de cálcio primário ultrafinas, ligadas de ummodo conjunto, de modo a formar agregados esféricos porosos estáveis.

A estrutura cristalina do produto foi determinada através defiguras de SEM.

Os dados do pigmento do produto, obtidos no processo acimadescrito, estão relacionados no Exemplo 12, na Tabela 3.

Nas Tabelas 2 e 3, a área de superfície específica (SSA), foimedida usando um Analisador Tristar 3000, distribuição de tamanho departícula (PSD) usando um Helos Sympatec, brilho usando um DatacolorElrepho 3000 Jerics, teor de sólidos usando uma balança Mettler ToledoHB43 Halogen, e viscosidade usando um viscosímetro de Brookfield DVII,todos de acordo com as recomendações do fabricante.<table>table see original document page 47</column></row><table>Tabela 3: Características dos Pigmentos e Suspensões Contendo

Pigmento da Invenção

<table>table see original document page 48</column></row><table>

Ensaios de Revestimento

Uma seleção dos produtos acima da invenção foi introduzidaem suspensões de revestimento de papel e revestida sobre papel.

Ensaios de Revestimento baseados em suspensões dos Exemplos 3, 9,11 e12. em um aparelho de revestimento K. com uma haste ranhuradaFormulação de Revestimento

Quatro suspensões de revestimento de papel foram preparadas, cadaqual usando uma das quatro suspensões de PCC preparadas de acordo com a invenção,junto com aditivos convencionais para revestimento Varibar. Estes aditivos (Mowiol26-88, Printofix, Cartafix VXTOl e Cartabond TS1) foram obtidos de Clariant.

Tabela 4: Composições da formulação de revestimento ( em partes)

<table>table see original document page 48</column></row><table>Tabela 5: Características do papel base, Suspensões de Revestimento 1-4

<table>table see original document page 49</column></row><table>

Tabela 6: Condições da Máquina de Revestimento em um Aparelho deRevestimento K com uma haste ranhurada

Peso de aplicação do revestimento 8 g/m2

Teor de umidade do Revestimento 5%

Temperatura da cor do revestimento durante o revestimento: 23°C

Condições de secagem do papel: Secado em um forno laboratorial a 80°C durante 4 minutos

Revestir o papel base com as Suspensões de Revestimento 1 a4 conduz, respectivamente, aos resultados do Ensaio de Revestimento 1 a 4abaixo.

Ensaios de impressão a iato de tinta

Os ensaios de impressão foram conduzidos nas mesmas trêsimpressoras a jato de tinta diferentes, ou seja a Epson Stylus Photo 950, a HPDeskjet 5550 e a Canon i950. O cartão de teste de impressão foi projetadopara avaliar a densidade óptica, assim como o grau de perfilação e de sangria.

O papel HP Bright White é comercializado como um papelpara jato de tinta para propósitos múltiplos. Os papéis Zweckform 2585 eEpson S041061 são considerados como representando papéis para jato detinta foscos, de alta qualidade, que oferecem uma qualidade de impressãomais alta do que os papéis para jato de tinta para múltiplos propósitosconvencionais.

A densidade óptica foi medida usando o densitômetro GretagD 186 de acordo com os procedimentos convencionais indicados pelofabricante. Para uma igual quantidade de tinta aplicada, quanto mais alta adensidade óptica, melhor o revestimento mantém os corantes sobre asuperfície do papel.Papéis Revestidos com as Suspensões de Revestimento 1 a 4;

A sangria e a perfilação foram medidas usando ainstrumentação Personal IAS® (Image Analysis System) de QualityEngineering Association, Onc., de acordo com os procedimentos padrões,fornecidos pelo fabricante. Quando mais baixo o valor medido, melhor asangria e a perfilação.

Tabela 7: Resultados de Densidade Óptica e de Sangria/Perfilação de PapelRevestido com o Pigmento de revestimento da Invenção, em Oposição aPapéis do Mercado

<table>table see original document page 50</column></row><table>

A tabela acima mostra que a densidade óptica obtidacom o produto da invenção se aproxima da qualidade de um papelpara jato de tinta superior. A sangria obtida com o produto dainvenção é igual ou inferior a outros papéis do mercado equivalentes. Aperfilação obtida com o produto da invenção é inferior a outros papéis domercado.

A densidade óptica aperfeiçoada, a sangria e a perfilaçãoatestam quanto a um equilíbrio aperfeiçoado das propriedades de absorção/adsorção do revestimento do papel em relação a produtos do mercadocompetitivos.

Tabela 8: Densidade Óptica e Resultados de Sangria/Perfilação do PapelRevestido com o Pigmento de Revestimento da Invenção, em Oposição aPapéis do Mercado.<table>table see original document page 51</column></row><table>

Os resultados de densidade óptica da invenção foramsuperiores a papéis do mercado comparáveis e, em alguns casos também emrelação a papéis para jato de tinta de qualidade mais alta. Uma sangriadiminuída e um grau similar de perfilação em relação a e comparável a umdos papéis de qualidade mais alta foram também observados.

Tabela 9: Resultados de Densidade Óptica e de Sangria/ Perfilação dePapel Revestido com o Pigmento de Revestimento da Invenção, emOposição a Papéis do Mercado

<table>table see original document page 51</column></row><table>

Os resultados de densidade óptica da invenção se aproximaram dosvalores fornecidos pelos papéis de qualidade superior. Uma sangria diminuída e umgrau similar de perfilação em relação a papéis de mercado comparáveis foi observado.

A presente invenção também abrange os equivalentes técnicosda descrição acima, assim como opções que estariam facilmente disponíveispara aqueles versados na técnica quando da leitura do presente pedido.

Claims

1. Processo para fornecer um PCC útil para aplicações deimpressão por jato de tinta,- do tipo de acordo com o qual uma suspensão de hidróxido decálcio é primeiramente preparada pela mistura de cal virgem (CaO) com água,em um tanque ou reator de agitação ("extinção"), a suspensão de hidróxido decálcio é então peneirada, tal como em uma peneira de 100 μιη, de modo aremover quaisquer impurezas residuais e/ ou cal não- queimada não reativa, asuspensão peneirada é então dirigida a um reator de aço inoxidável equipadocom um agitado; a temperatura é ajustada, de modo geral a entre 10 a 70°C, esubseqüentemente a suspensão é dirigida a um tanque ou reator decarbonatação, em que o gás contendo dióxido de carbono é borbulhadoatravés da suspensão, a suspensão deixa o tanque de carbonatação quandoapropriado, tendo em vista a condutividade e o pH, de modo geral quando acondutividade alcança um mínimo eopH cai a abaixo de 8, partículas grossassão removidas em uma peneira, tal como uma peneira de 45 μιη, de tal modoque a suspensão contenha apenas os aglomerados de PCC ultrafinos dainvenção,- caracterizado pelo fato de que a implementação dos estágiosdo processo compreende os seguintes:A - primeiro estágio, produção do PCC;A1- o estágio de carbonatação é executado em uma vazão de gásde carbonatação abaixo de 30 litros por minuto, em temperatura e pressãopadrões por quilograma de hidróxido de cálcio durante a precipitação.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de queA2a suspensão de hidróxido de cálcio, que deixa o referido reatorde aço inoxidável após a referida separação das referidas impurezas residuaise/ ou cal não- queimada não- reativa, é tratada através de uma combinação desulfato de magnésio e de sulfatos metálicos do Grupo II e/ ou do Grupo III,- de modo mais preferido na presença de um ácido,- o referido ácido sendo, de modo mais preferido, o ácidosulfurico- até que sejam obtidos aglomerados/agregados porososestáveis, em uma concentração de 5 a 25% de sólidos, de modo preferido de-15 a 20 % de sólidos ("precursor" ).

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2,caracterizado pelo fato de que:A3- a referida suspensão de hidróxido de cálcio é primeiramentepreparada pela mistura de cal virgem com água, em um tanque ou reator deagitação ("extinção") em uma razão, em peso, de CaO: água de entre 1: 3 e 1:-20, de modo preferido de entre 1:5 e 1:20, de modo mais preferido entre 1:5 e-1:12, e modo mais preferido entre 1:7 e 1:10.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 3. caracterizado pelo fato de queA4- a temperatura é ajustada, de modo preferido, a entre 15 e-5O0C, de modo mais preferido a entre 15 e 3O0C, antes que a suspensão sejadirigida a um tanque ou reator de carbonatação.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 4, caracterizado pelo fato de que o Estágio A é seguido pelos estágios que seseguem, Estágio B;B. Concentração superior do "precursor": estágios de remoçãode águaI redispersão seguindo-se ao "Estágio A" acima,- concentração superior do PCC produzido durante o Estágio Aé executada sob condições suficientemente brandas ou suaves para que osagregados/aglomerados não sejam substancialmente destruídos,- a referida concentração superior sendo conduzida sem o usode um auxiliar de dispersão ou com um auxiliar de dispersão catiônico,- e a quantidade de qualquer dispersante catiônico adicionada écontrolada, de tal modo que os aglomerados/ agregados de PCC do precursorsejam apenas revestidos, esta quantidade correspondendo àquela adicionadaanteriormente a um aumento da viscosidade da suspensão,- até que uma concentração de 15 a 50%, de modo preferido nafaixa de 20 a 30%, de modo mais preferido de 23 a 26 % de sólidos, em peso,seja alcançada.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 5, caracterizado pelo fato de que, no Estágio A, é aplicado pelo menos umdos parâmetros que se seguem:- a vazão de gás de carbonatação é selecionada, de modopreferido, na faixa de 1 a 30, de modo preferido de 10 a 20, de modo maispreferido de cerca de 19,7 litros por minuto, em temperatura e pressãopadrões, por quilograma de hidróxido de cálcio durante a precipitação,- o referido gás de carbonatação é CO2, ou uma mistura deCO2 e um ou mais outros gases, tais que ar e/ ou nitrogênio,- a suspensão de hidróxido de cálcio é, de modo maispreferido, tratada através de uma combinação de sulfato de magnésio e sulfatode alumínio,- ou uma combinação de sulfato de magnésio e sulfato dezinco.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 6, caracterizado pelo fato de que, no Estágio A, é aplicado pelo menos umdos parâmetros que se seguem:- o sulfato de zinco pode ser adicionado à combinação desulfato de magnésio e sulfato de alumínio,- o sulfato de alumínio pode ser adicionado à combinação desulfato de magnésio e sulfato de zinco,- a adição de sulfato de magnésio é, de modo mais preferido,executada antes da carbonatação,- o sulfato de magnésio pode ser adicionado, em uma opçãomenos preferida, ou antes da adição de outros sulfatos ou durante aquelaadição,- o sulfato de magnésio pode ser adicionado, como uma opçãomenos preferida, durante a carbonatação, junto com sulfato de alumínio e/ oude zinco,- o sulfato de magnésio pode ser adicionado durante acarbonatação ou no início da carbonatação,- a adição de sulfato de alumínio e/ ou sulfato de zinco ocorredurante a carbonatação,- a adição do ácido, ou seja do ácido sulfurico, de modo maispreferido sob a forma de uma solução de H2SO4 a 10%, em peso, ocorre noinício da carbonatação,- de modo mais preferido, a adição de H2SO4 ocorre de modosimultâneo com a adição de sulfato de alumínio ou sulfato de zinco,- em todas as opções acima, os sulfatos do Grupo II e/ou IIIpodem ser adicionados em adição a sulfatos de alumínio e/ ou zinco, ou comoum substituto para os sulfatos de alumínio e/ ou zinco,- é observado que a temperatura no tanque de carbonatação éelevada a entre 40 a 80°C, de modo preferido a entre 50 a 60°C, de modo maispreferido a entre 56 e 57°C,- a remoção de impurezas residuais e/ ou de cal não- queimadanão- reativa ocorre em uma peneira de malha de 45 μιη quando a viscosidadede Brookfield do material que deixa o tanque de carbonatação ésuficientemente baixa, ou seja inferior a 100 mPas a 100 rpm,- o produto da suspensão final consiste, de modo substancial,de aglomerados/agregados porosos estáveis.

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1a 7, caracterizado pelo fato de que no Estágio B,- por "condições brandas ou suaves" é compreendido que adesaglomeração/ desagregação dos aglomerados/agregados é mantida em ummínimo, de um modo tal como os referidos aglomerados/agregados não sejam"substancialmente destruídos", ou seja, durante os estágios de concentraçãosuperior:- o aumento da fração de partículas abaixo de 2 μπι estálimitado a menos do que 30%, de modo preferido sendo menor do que 20%,de modo mais preferido inferior a 10%, e/ ou- o decréscimo do diâmetro de agregado médio está limitado amenos do que 20%, de modo preferido menos do que de 15%, de modo maispreferido inferior a 10%, conforme medido usando um aparelho Helos,- por "desaglomeração/ desagregação " é compreendido que osaglomerados/ agregados obtidos no final do estágio A através do processoespecífico da invenção são desintegrados,- o estágio de concentração superior pode ser executado sob aforma de qualquer tecnologia de separação térmica ou mecânica parasuspensões de sólido/ líquido, contanto que os agregados/ aglomeradosobtidos no Estágio A ("precursor") sejam suficientemente estáveis e nãosejam "substancialmente destruídos" pela referida tecnologia.

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 5a 8, caracterizado pelo fato de que:- a concentração superior é executada em uma centrífuga, ouem um filtro pressurizado, ou através de filtração a vácuo ou através deconcentração superior térmica, sem um dispersante ou na presença de umdispersante catiônico,- e em que a concentração da suspensão final é de cerca de 23a 26 % de sólidos, em peso.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 5a 9, caracterizado pelo fato de que:- a concentração superior conduz a uma torta de filtro, de talmodo que, através da concentração superior em um filtro pressurizado ou emuma centrífuga ou através de filtração a vácuo, e em um tal caso:- o material concentrado é opcionalmente lavado com água,- uma redispersão é formada,- até que o material final consista, substancialmente, deaglomerados /agregados porosos estáveis, idênticos a, ou muito similaresàqueles obtidos no Estágio A das reivindicações 1 a 4,- a concentração superior pode ser executada em um estágio deevaporação térmica, o material final permanecendo substancialmente sob aforma de aglomerados/ agregados porosos estáveis, obtidos no Estágio A dasreivindicações 1 a 4.

11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 5a 9, caracterizado pelo fato de que:- a concentração superior de parte ou do todo do precursorconduz um produto seco, e em um tal caso,- é executada uma redispersão,- até que o material final consista, de modo substancial, deaglomerados/ agregados porosos estáveis, idênticos a, ou muito similaresàqueles obtidos no Estágio A das Reivindicações 1 a 4.

12. Processo de acordo com qualquer uma das Reivindicações-5 a 11, caracterizado pelo fato de que aproximadamente 5 a 9% p/p de umdispersante catiônico, tal como um copolímero catiônico de cloreto de [2-(metacriloiloxi) etil] trimetil amônio e [3-(metacrilamido) propil] trimetilamônio, em relação ao carbonato de cálcio seco, junto com HEC, éadicionado à suspensão contendo o pigmento obtido em qualquer uma dasReivindicações 1 a 4 ( Estágio A).

13. Processo de acordo com qualquer uma das Reivindicações 5 a 12, caracterizado pelo fato de que a concentração da suspensão final éparcialmente ou inteiramente obtida através da adição de um ou maispigmentos ou suspensões de pigmento adicionais durante o Estágio B.

14. Agregados/aglomerados de PCC porosos estáveis,caracterizados pelo fato de que foram obtidos de acordo com qualquer umadas reivindicações 1 a 13.

15. Agregados/aglomerados de PCC porosos estáveis,caracterizados pelo fato de que são distinguidos pelas propriedades que seseguem:- uma área de superfície específica de 30 a 100 m2/ g, de modopreferido de 50 a 80 m2I g, e/ ou- um diâmetro de agregado médio de 1 a 5 μηι, com umdiâmetro médio de 2 μηι, e/ ou- uma fração de finos abaixo de 2 μηι de menos do que 20%,de modo preferido de menos do que 15% ( conforme medido em um HelosSympatec), e/ ou- um tamanho de partícula primário das partículas acicularesde 20 a 50 nm, com uma razão de aspecto de entre 1: 2 e 1: 10 d ou- um teor de sólidos, em peso, de 5 a 25%, de modo preferidode 15 a 20%, no final do Estágio A, e um teor de sólidos de 15 a 50%, demodo preferido de 20 a 30% de sólidos, em particular de 23 a 26 % desólidos, no final do Estágio B.

16. Pigmentos, caracterizados pelo fato de que compreendemagregados/aglomerados de PCC porosos estáveis, como definidos nasreivindicações 14 ou 15.

17. Pigmentos ou suspensões de PCC, caracterizadosías) pelofato de que compreendem agregados/aglomerados de PCC porosos estáveis,como definidos nas reivindicações 14 ou 15.

18. Pigmentos ou suspensões de PCC de acordo com areivindicação 17, caracterizados(as) pelo fato de que a sua concentração desólidos é, em peso:- quando sob a forma do "precursor" no final do Estágio A, dea 25%, de modo preferido de 15 a 20% de sólidos,- quando sob a forma do PCC concentrado de modo superiorfinal (Estágio B), de 15 a 50 % de sólidos, de modo preferido de 20 a 30% desólidos, em particular de 23 a 26 %, de sólidos.

19. Formulações de revestimento para a indústria de produçãode papel, caracterizadas pelo fato de que compreendem novos agregados/aglomerados de PCC, novos pigmentos d ou novas suspensões comodefinidos(as) em qualquer uma das reivindicações 16 a 18.

20. Formulações de revestimento de acordo com areivindicação 19, caracterizadas pelo fato de que a suspensão de PCC, queelas contêm, é distinguida pelas propriedades que se seguem:- um teor de sólidos de 15 a 50%, de modo preferido de 20 a-30%, em particular de 23 a 26 %, em peso, e/ ou- PCC de alta área de superfície específica, com uma área desuperfície específica de 30 a 100 m2/g, de modo preferido de 50 a 80 m2/ g.

21. Aplicações das formulações de revestimento comodefinidas em qualquer as reivindicações 19 ou 20, caracterizadas pelo fato deserem para o revestimento de papel para jato de tinta, ou seja para papel parajato de tinta de alta qualidade ou especial.

22. Aplicações das formulações de revestimento comodefinidas em qualquer das reivindicações 19 ou 20, caracterizadas pelo fatode serem para o revestimento do papel para jato de tinta fosco.

23. Papel para jato de tinta, ou seja, papel para jato de tinta dealta qualidade ou especial, ou papel para jato de tinta fosco, caracterizado pelofato de que é revestido com pelo menos uma composição de revestimentocomo definida nas reivindicações 19 ou 20.