ES2959571T3

ES2959571T3 - Procedimiento de tratamiento de la celulosa microfibrillada

Info

Publication number: ES2959571T3
Application number: ES18184556T
Authority: ES
Inventors: Kai Lee; Guillaume Tellier; Felix John Gunnar Bacon; David Robert Skuse
Original assignee: FiberLean Technologies Ltd
Current assignee: FiberLean Technologies Ltd
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2024-02-27
Anticipated expiration: 2034-03-14
Also published as: US12018433B2; EP2971347B1; US20160024718A1; CN105229228B; JP2016515170A; FI3418447T3; BR122021020689B1; PL3418447T3; DK2971347T3; BR112015022072A8; ES2688874T3; JP6966493B2; CA2906283C; BR112015022072A2; CA2906283A1; US10745857B2; BR122021020683B1; JP2019070224A; EP3418447B1; HK1220746A1

Abstract

La presente invención se refiere a un proceso para producir celulosa microfibrilada con atributos mejorados para la producción de un producto de papel. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Procedimiento de tratamiento de la celulosa microfibrillada

CAMPO TÉCNICO

[0001]La presente invención se dirige a un proceso para producir celulosa microfibrillada con atributos mejorados de resistencia al estallido del papel para la producción de un producto de papel.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN

[0002]En la fabricación de papel se suelen añadir cargas minerales. Aunque en algunas circunstancias esto puede reducir la resistencia mecánica del papel, es decir, en relación con un papel fabricado puramente a partir de una pulpa fibrosa, esto se tolera porque la resistencia mecánica (aunque reducida) sigue siendo aceptable y hay un beneficio de coste, calidad y medio ambiente al poder reducir la cantidad de fibra en el papel. Una propiedad común para evaluar la resistencia mecánica del papel es la resistencia al estallido del papel. Normalmente, un papel fabricado exclusivamente a partir de pulpa fibrosa tendrá una resistencia al estallido superior a la de un papel comparable en el que una parte de la pulpa fibrosa haya sido sustituida por una carga mineral. La resistencia al estallido del papel con carga puede expresarse como porcentaje de la resistencia al estallido del papel sin carga.

[0003]El documento WO-A-2010/131016 divulga un proceso para preparar celulosa microfibrilada que comprende microfibrilación, por ejemplo, por molienda, de un material fibroso que comprende celulosa, opcionalmente en presencia de medio de molienda y material particulado inorgánico. La celulosa microfibrilada obtenida mediante dicho proceso, opcionalmente en combinación con material particulado inorgánico, mejoraba inesperadamente las propiedades de resistencia al estallido del papel cuando se utilizaba como carga en el papel, por ejemplo, como sustitución o sustitución parcial de una carga mineral convencional. Es decir, en comparación con un papel llenado exclusivamente con carga mineral, el papel llenado con celulosa microfibrilada mejoró su resistencia al estallido. En otras palabras, se descubrió que la carga de celulosa microfibrilada tenía atributos de mejora de la resistencia al estallido del papel. En una realización particularmente ventajosa de dicha invención, el material fibroso que comprende celulosa se molió en presencia de un medio de molienda, opcionalmente en combinación con material particulado inorgánico, para obtener celulosa microfibrilada que tiene una pendiente de fibra de 20 a aproximadamente 50.

[0004]Aunque se ha demostrado que la celulosa microfibrilada obtenible mediante los procesos descritos en el documento WO-A-2010/131016 tiene atributos ventajosos que mejoran la resistencia al estallido del papel, sería deseable poder modificar, por ejemplo, mejorar aún más, uno o más atributos de la celulosa microfibrilada que mejoran las propiedades del papel, por ejemplo, los atributos de la celulosa microfibrilada que mejoran la resistencia al estallido del papel.

RESUMEN DE LA INVENCIÓN

[0005]La invención proporciona un método para producir celulosa microfibrillada con atributos mejorados de resistencia al estallido del papel para la producción de un producto de papel, que comprende:

(a) transformar en un primer lugar una composición acuosa de celulosa microfibrilada en un primer producto transformado de celulosa microfibrilada, caracterizado por una pendiente de la fibra de 20 a 50, y/o ii) un d50 de fibra de al menos aproximadamente 50 pm

(b) deshidratar la primera celulosa microfibrillada procesada;

(c) transportar la celulosa microfibrillada procesada deshidratada, y opcionalmente el material particulado inorgánico, a una segunda ubicación; y

(d) procesar adicionalmente en la segunda ubicación la celulosa microfibrilada procesada en primer lugar, y el material inorgánico en partículas opcional, sometiendo una suspensión acuosa que comprende la celulosa microfibrilada y opcionalmente el material inorgánico en partículas a un alto cizallamiento, en el que el alto cizallamiento se genera, al menos en parte, mediante un elemento de cizallamiento móvil, para mejorar los atributos de la celulosa microfibrilada para la producción de papel, y en el que el término "alto cizallamiento" significa una velocidad de cizallamiento de aproximadamente 20.000 s_1 a aproximadamente 120.000 s-1;

en el que el primer producto microfibrilado de celulosa procesado se obtiene mediante un proceso que comprende microfibrilación de un sustrato fibroso que comprende celulosa en un medio acuoso en presencia de un medio de molienda, y opcionalmente en presencia de material inorgánico, seleccionado de un carbonato o sulfato de metal alcalinotérreo, tal como carbonato de calcio, por ejemplo, carbonato de calcio natural y/o carbonato de calcio precipitado, carbonato de magnesio, dolomita, yeso, una arcilla kandita hidratada como el caolín, la halloysita o la arcilla de bola, una arcilla kandita anhidra (calcinada) como el metacaolín o el caolín totalmente calcinado, talco, mica, perlita y tierra de diatomeas, e hidróxido de magnesio, y trihidrato de aluminio, y combinaciones de los mismos.

[0006]La invención se expone además en el juego de reivindicaciones adjunto.

[0007]Según una primera realización, se proporciona un proceso para tratar celulosa microfibrilada, dicho proceso comprende someter una suspensión acuosa que comprende celulosa microfibrilada y opcionalmente material particulado inorgánico a alto cizallamiento, donde el alto cizallamiento es generado, al menos en parte, por un elemento de cizallamiento móvil, como se define además en las reivindicaciones adjuntas. El tratamiento modifica ventajosamente, por ejemplo, mejora, un atributo de mejora de las propiedades del papel de la celulosa microfibrilada, por ejemplo, los atributos de mejora de la resistencia al estallido del papel de la celulosa microfibrilada.

[0008]Según una segunda realización, el procedimiento de la primera realización comprende además la preparación de una composición de fabricación de papel que comprende celulosa microfibrilada, y opcionalmente material particulado inorgánico, obtenible mediante el procedimiento de la primera realización, como se define además en las reivindicaciones adjuntas.

[0009]Según una tercera realización, el proceso de la segunda realización comprende además la preparación de un producto de papel a partir de la composición de fabricación de papel, tal como se define en las reivindicaciones adjuntas.

[0010]En realizaciones que no forman parte de la invención, se proporciona un producto de papel obtenible por el proceso de la tercera realización de la presente invención, en el que el producto de papel tiene una primera propiedad de papel (por ejemplo, resistencia al estallido) que es mayor que una segunda propiedad de papel (por ejemplo, resistencia al estallido) de un producto de papel comparable que comprende una cantidad equivalente de celulosa microfibrillada antes del alto cizallamiento, como se define además en las reivindicaciones adjuntas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS

[0011]

La figura 1 es una representación esquemática, en planta, de una configuración rotor/estator adecuada para la presente invención.

La figura 2 es una representación esquemática, en vista en planta, de otra configuración de rotor/estator adecuada para su uso en la presente invención.

La figura 3 es un diagrama esquemático de un proceso integrado para preparar celulosa microfibrilada con atributos modificados, por ejemplo, mejorados, que aumentan la resistencia al estallido del papel.

DESCRIPCIÓN DETALLADA

[0012]El proceso para tratar celulosa microfibrilada comprende someter una suspensión acuosa que comprende celulosa microfibrilada y, opcionalmente, material particulado inorgánico a un alto cizallamiento, en el que el alto cizallamiento se genera, al menos en parte, mediante un elemento de cizallamiento móvil. El tratamiento mejora ventajosamente la resistencia al estallido de la celulosa microfibrilada.

[0013]El proceso es para mejorar los atributos de mejora de la resistencia al estallido del papel de la celulosa microfibrilada y comprende someter la suspensión acuosa que comprende celulosa microfibrilada y opcionalmente material particulado inorgánico a alto cizallamiento, donde el alto cizallamiento se genera, al menos en parte, por un elemento de cizallamiento móvil, para modificar los atributos de mejora de la resistencia al estallido del papel de la celulosa microfibrilada.

[0014]Tal como se utiliza aquí, el término "alto cizallamiento" significa que la suspensión acuosa que comprende la celulosa microfibrilada se somete a un cizallamiento que es suficiente para tratar la celulosa microfibrilada con el fin de modificar, por ejemplo, mejorar, un atributo de la celulosa microfibrilada que mejora la propiedad del papel. En ciertas realizaciones, la celulosa microfibrilada se somete a un alto cizallamiento que es suficiente para modificar, por ejemplo, para mejorar, los atributos de la celulosa microfibrilada que mejoran la resistencia al estallido del papel. Ventajosamente, la suspensión acuosa que comprende la celulosa microfibrilada se somete a un cizallamiento que es suficiente para mejorar un atributo de mejora de las propiedades del papel de la celulosa microfibrilada, por ejemplo, los atributos de mejora de la resistencia al estallido del papel de la celulosa microfibrilada. Un experto en la técnica podrá determinar el cizallamiento que es suficiente para mejorar un atributo de la celulosa microfibrilada que mejora las propiedades del papel, por ejemplo, los atributos de la celulosa microfibrilada que mejoran la resistencia al estallido del papel, mediante métodos rutinarios, por ejemplo comparando, de manera adecuadamente controlada, los atributos de mejora de las propiedades del papel de la celulosa microfibrilada (por ejemplo, los atributos de mejora de la resistencia al estallido del papel de la celulosa microfibrilada) antes del tratamiento de cizallamiento y los atributos de mejora de las propiedades del papel de la celulosa microfibrilada (por ejemplo, los atributos de mejora de la resistencia al estallido del papel de la celulosa microfibrilada) después del tratamiento de cizallamiento. Más adelante, en los Ejemplos, se ofrecen más detalles sobre dicho análisis.

[0015]Un elemento de cizallamiento móvil es una pieza o componente que genera, al menos en parte, un cizallamiento mecánico. En el presente documento, se entiende por "cizallamiento mecánico" el cizallamiento generado por la acción de una pieza o componente mecánico móvil sobre el material sometido a cizallamiento y, además, el cizallamiento que se genera en ausencia sustancial de una caída de presión. Un ejemplo de aparato que depende del cizallamiento generado por una caída de presión es un homogeneizador. Típicamente, en un aparato de este tipo, el material de alimentación pasa de una zona de alta presión a una zona de baja presión a través de una válvula con un hueco ajustable, pero fijo, a veces denominada válvula homogeneizadora. En un homogeneizador, por tanto, no hay ningún elemento de cizallamiento móvil que aplique directamente el cizallamiento al material.

[0016]En ciertas realizaciones, el cizallamiento se genera por la acción de una pieza o componente mecánico móvil con una pieza o componente complementario fijo, es decir, estacionario, en el que una o ambos de la pieza o componente mecánico móvil y la pieza o componente complementario fijo tiene más de una abertura, por ejemplo, más de 100 aberturas, o más de 1000 aberturas. En ciertas realizaciones, al menos la parte o componente fijo complementario tiene más de una abertura, por ejemplo, más de 100 aberturas, o más de 1000 aberturas.

[0017]El término "alto cizallamiento" significa una tasa de cizallamiento de aproximadamente 20.000 s-1 a aproximadamente 120.000 s-1, o de aproximadamente 40.000 s-1 a aproximadamente 110.000 s-1, o de aproximadamente 60.000 s-1 a aproximadamente 100.000 s-1, o de aproximadamente 70.000 s-1 a aproximadamente 90.000 s-1, o de aproximadamente 75.000 s-1 a aproximadamente 85.000 s-1.

[0018]En ciertas realizaciones, el elemento de cizallamiento móvil es una parte o componente de un aparato mezclador de alto cizallamiento. El elemento de cizallamiento móvil se aloja dentro del aparato mezclador de alto cizallamiento y aplica directamente el cizallamiento a la celulosa microfibrilada. En ciertas realizaciones, el elemento de cizallamiento móvil es un rotor que tiene medios de mezcla en un extremo que está alojado dentro de, o colocado próximo a, un componente o compartimento fijo, no móvil, tal como un estator, y los medios de mezcla giran alrededor de un eje central dentro del componente o compartimento fijo y aplican directamente el cizallamiento a la celulosa microfibrilada. La velocidad de rotación del rotor y, por tanto, de los medios de mezcla, es suficiente para generar un elevado cizallamiento. Los medios de mezcla pueden ser de cualquier forma adecuada, incluyendo, por ejemplo, una pluralidad de dientes, o un impulsor, o cuchillas, y similares, dispuestos alrededor del eje central del rotor.

[0019]En ciertas realizaciones, el componente fijo o compartimento es un estator de forma cilíndrica que tiene un diámetro mayor que la extensión radial de los medios de mezcla de tal manera que como los medios de mezcla giran alrededor de un eje central del rotor hay un hueco entre la extremidad de los medios de mezcla y la superficie interior del estator, a veces referido como un hueco de espacio libre cercano. Con referencia a la figura 1, que es una representación esquemática (en vista en planta) de una configuración ejemplar de rotor/estator, el radio, R1, del estator (1) es mayor que la extensión radial de las palas del rotor (3) colocadas alrededor de un eje central de rotación (5) del rotor (7), creando un hueco (9). El hueco es lo suficientemente pequeño como para que se forme una zona de alto cizallamiento en la que la celulosa microfibrilada se somete a un cizallamiento adicional lo suficientemente alto como para modificar, por ejemplo, para mejorar, los atributos de la celulosa microfibrilada que mejoran la resistencia al estallido del papel. En determinadas realizaciones, el hueco es inferior a 1 mm aproximadamente, por ejemplo, inferior a 0,9 mm aproximadamente, o inferior a 0,8 mm aproximadamente, o inferior a 0,7 mm aproximadamente, o inferior a 0,6 mm aproximadamente, o inferior a 0,5 mm aproximadamente. El hueco puede ser superior a 0,1 mm aproximadamente. El cizallamiento es la diferencia de velocidad entre el estator y el rotor dividida por el tamaño del hueco entre el estator y el rotor.

[0020]Así, el proceso para mejorar los atributos de mejora de la resistencia al estallido del papel de la celulosa microfibrilada comprende someter dicha suspensión acuosa que comprende celulosa microfibrilada y opcionalmente material particulado inorgánico a un alto cizallamiento (mecánico) en un aparato mezclador de alto cizallamiento en el que el cizallamiento se genera, al menos en parte, por dicho elemento de cizallamiento móvil para modificar los atributos de mejora de la resistencia al estallido del papel de la celulosa microfibrilada. En ciertas realizaciones, el aparato mezclador de alto cizallamiento es un aparato mezclador rotor/estator de alto cizallamiento.

[0021]En ciertas realizaciones, un evento de cizallamiento adicional se crea mediante el uso de un estator que tiene una serie de perforaciones, por ejemplo, agujeros mecanizados, ranuras o muescas, sobre su extensión cilíndrica, a través del cual la suspensión acuosa que comprende celulosa microfibrilada es forzada por la acción del rotor y los medios de mezcla. En la figura 2 se representa otra disposición rotor/estator (en vista en planta). En esta configuración, el rotor (17) tiene como medios de mezcla una pluralidad de dientes (13) dispuestos alrededor del eje central (15) del rotor. El estator (11) tiene una serie de muescas (21) sobre su extensión cilíndrica. De nuevo, la extensión radial, R1, del estator (11) es mayor que la extensión radial de la pluralidad de dientes (13), creando un hueco (19).

[0022]Los aparatos mezcladores de alto cizallamiento adecuados son muchos y variados, incluyendo, pero sin limitarse a, mezcladores de alto cizallamiento por lotes, mezcladores de alto cizallamiento en línea y mezcladores de ultra alto cizallamiento en línea. Un aparato mezclador de alto cizallamiento ejemplar es un mezclador en línea de alto cizallamiento Silverson (RTM), fabricado por Silverson (RTM). Otras configuraciones ejemplares de rotor/estator incluyen las fabricadas por Kinematica (RTM) AG, como las comercializadas bajo la marca MEGATRON (RTM), y un molino Kady, fabricado por Kady International. Aún otro ejemplar aparato mezclador de alto cizallamiento es un "supermasscolloider" que tiene una parte mecánica móvil con una parte fija complementaria para generar cizallamiento, en la que cualquiera la parte mecánica móvil o la parte fija complementaria tiene sólo una abertura.

[0023]En ciertas realizaciones, la rotación a alta velocidad del rotor ejerce una potente succión, que atrae la suspensión acuosa de alimentación que comprende celulosa microfibrilada hacia el compartimento fijo, por ejemplo, el estator. A medida que el material cizallado se retira del estator, por ejemplo, forzándolo a salir a través de los orificios, ranuras o muescas sobre la extensión cilíndrica del estator, el material de alimentación fresco se introduce, opcionalmente de forma continua, en el estator, manteniendo el ciclo de mezclado.

[0024] La suspensión acuosa que comprende la celulosa microfibrilada puede someterse a un alto cizallamiento durante un periodo de tiempo y/o aporte total de energía suficiente para modificar, por ejemplo, mejorar, los atributos de mejora de la resistencia al estallido del papel de la celulosa microfibrilada, o cualquier otro de los atributos de mejora de las propiedades del papel descritos en el presente documento. En ciertas realizaciones, el período de tiempo es de aproximadamente 30 segundos a aproximadamente 10, por ejemplo, de aproximadamente 30 segundos a aproximadamente 8 horas, o de aproximadamente 30 segundos a aproximadamente 5 horas, o de aproximadamente 30 segundos a aproximadamente 4 horas, o de aproximadamente 30 segundos a aproximadamente 3 horas, o de aproximadamente 30 segundos a aproximadamente 2 horas, o de aproximadamente 1 minuto a aproximadamente 2 horas, o de aproximadamente 5 minutos a aproximadamente 2 horas, o de aproximadamente 10 minutos a aproximadamente 2 horas, o de aproximadamente 15 minutos a aproximadamente 2 horas, o de aproximadamente 20 minutos a aproximadamente 100 minutos, o de aproximadamente 25 minutos a aproximadamente 90 minutos, o de aproximadamente 30 minutos a aproximadamente 90 minutos, o de aproximadamente 35 minutos a aproximadamente 90 minutos, o de aproximadamente 40 minutos a aproximadamente 90 minutos, o de aproximadamente 45 minutos a aproximadamente 90 minutos.

[0025] En ciertas realizaciones, el aporte total de energía es de aproximadamente 1 kWh/tonelada (kWh/t) a aproximadamente 10.000 kWh/t, basado en el peso seco total del material celulósico en la suspensión acuosa que comprende la celulosa microfibrilada y el material particulado inorgánico opcional, por ejemplo, de aproximadamente 50 kWh/t a aproximadamente 9,000 kWh/t, o de aproximadamente 100 kWh/t a aproximadamente 8,000 kWh/t, o de aproximadamente 100 kWh/t a aproximadamente 8,000 kWh/t, o de aproximadamente 100 kWh/t a aproximadamente 7.000 kWh/t, o de aproximadamente 100 kWh/t a aproximadamente 6,000 kWh/t, o de aproximadamente 500 kWh/t a aproximadamente 5,000 kWh/t, o de aproximadamente 1000 kWh/t a aproximadamente 5,000 kWh/t, o de aproximadamente 1500 kWh/t a aproximadamente 5,000 kWh/t, o de aproximadamente 2000 kWh/t a aproximadamente 5.000 kWh/t.

[0026] En ciertas realizaciones, el aporte total de energía es de aproximadamente 100 kWh/t a aproximadamente 5.000 kWh/t.

[0027] El aporte total de energía durante el proceso de alto cizallamiento E, puede calcularse como:

E = PA/V (1)

dondeEes el aporte energético total por tonelada (kWh/t) de material celulósico en la suspensión acuosa que contiene celulosa microfibrilada,Pes el aporte energético total (kWh) yWes el peso seco total de material celulósico (en toneladas).

[0028] En ciertas realizaciones, la celulosa microfibrillada se somete a alto cizallamiento en más de una etapa, por ejemplo, en múltiples (es decir, dos o más) pasadas a través del aparato de mezcla de alto cizallamiento. Por ejemplo, la suspensión acuosa puede someterse a alto cizallamiento de acuerdo con el proceso descrito anteriormente durante un primer período de tiempo, pasar a una zona intermedia, como un tanque de mezcla, que opera en condiciones en las que la celulosa microfibrillada no se somete a cizallamiento, y luego someterse a alto cizallamiento durante un segundo período de tiempo, y así sucesivamente. En ciertas realizaciones, el proceso es un proceso continuo en el que una alimentación de dicha suspensión acuosa que comprende celulosa microfibrillada se alimenta continuamente, por ejemplo, desde un tanque de mezcla, a un aparato mezclador de alto cizallamiento, sometido a alto cizallamiento, extraído del aparato mezclador de alto cizallamiento y reciclado de nuevo al tanque de mezcla, y luego recirculado al aparato mezclador de alto cizallamiento, y así sucesivamente.. Un producto que contenga celulosa microfibrilada con atributos modificados, por ejemplo, mejorados, que aumenten la resistencia al estallido del papel, puede retirarse del proceso en cualquier fase, por ejemplo, a través de un punto de retirada del producto, como, por ejemplo, una válvula de drenaje situada entre el tanque de mezclado y el aparato mezclador de alto cizallamiento. Típicamente, la suspensión acuosa que comprende la celulosa microfibrilada se hace circular a un flujo constante, y el producto se retira periódicamente, por ejemplo, a un tiempo interno de 5 minutos, y/o 10, minutos, y/o 15 minutos, y/o 20 minutos, y/o 25 minutos, y/o 30 minutos, y/o 35 minutos, y/o 40 minutos, y/o 45 minutos, y/o 50 minutos, y/o 55 minutos, y/o 60 minutos, y/o 65 minutos, y/o 70 minutos, y/o 75 minutos, y/o 80 minutos, y/o 90 minutos, y/o 100 minutos, y/o 110 minutos, y/o 120 minutos.

[0029] En ciertas realizaciones, el tratamiento de alto cizallamiento puede llevarse a cabo en una cascada de aparatos de alto cizallamiento, por ejemplo, una cascada de aparatos de mezcla rotor/estator de alto cizallamiento, por ejemplo, dos o tres o cuatro o cinco o seis o siete u ocho o nueve o diez aparatos de mezcla rotor/estator de alto cizallamiento, operativamente entintados en serie o en paralelo o una combinación de serie y paralelo. La salida y/o la entrada a uno o más de los recipientes de alto cizallamiento de la cascada pueden someterse a una o más etapas de cribado y/o a una o más etapas de clasificación.

[0030] En ciertas realizaciones, el tratamiento de alto cizallamiento puede llevarse a cabo en un único dispositivo de alto cizallamiento, por ejemplo, un único aparato mezclador rotor/estator de alto cizallamiento que tenga una pluralidad, es decir, al menos dos, de zonas de alto cizallamiento operativamente distintas. Por ejemplo, un aparato mezclador rotor/estator de alto cizallamiento adecuado puede tener una pluralidad de zonas de alto cizallamiento, cada una con su propio rotor/estator.

[0031] En ciertas realizaciones, la suspensión acuosa que comprende celulosa microfibrilada y material particulado inorgánico opcional tiene un contenido de sólidos no superior a aproximadamente 25 % en peso, basado en el peso total de la suspensión acuosa, por ejemplo, un contenido de sólidos de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 20 % en peso, o de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 18 % en peso, o de aproximadamente 2 a aproximadamente 16 % en peso, o de aproximadamente 2 a aproximadamente 14 % en peso de sólidos, o de aproximadamente 4 a aproximadamente 12 % en peso de sólidos. %, o de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 18 % en peso, o de aproximadamente 2 a aproximadamente 16 % en peso, o de aproximadamente 2 a aproximadamente 14 % en peso en sólidos, o de aproximadamente 4 a aproximadamente 12 % en peso, o de aproximadamente 4 a aproximadamente 10 % en peso, o de aproximadamente 5 a aproximadamente 10 % en peso, o de aproximadamente 5 a aproximadamente 9 % en peso, o de aproximadamente 5 a aproximadamente 8,5 % en peso. En cualquier etapa del proceso, puede añadirse agua adicional para modificar el contenido en sólidos de la suspensión acuosa que comprende la celulosa microfibrilada y el material particulado inorgánico opcional.

[0032] En ciertas realizaciones, la suspensión acuosa que comprende celulosa microfibrilada tiene un contenido de sólidos de fibra no superior a aproximadamente el 8 % en peso.

[0033] La celulosa microfibrilada puede proceder de cualquier fuente adecuada. En ciertas realizaciones, la composición que comprende celulosa microfibrilada se puede obtener mediante un proceso que comprende microfibrilación de un sustrato fibroso que comprende celulosa en presencia de un medio de molienda. El proceso se realiza ventajosamente en un medio acuoso.

[0034] En ciertas realizaciones, la suspensión acuosa que comprende celulosa microfibrilada y material particulado inorgánico opcional se puede obtener mediante un proceso que comprende la molienda de un sustrato fibroso que comprende celulosa en presencia de un medio de molienda y opcionalmente dicho material particulado inorgánico. En ciertas realizaciones, la suspensión acuosa comprende celulosa microfibrilada y material particulado inorgánico, y la suspensión acuosa se puede obtener mediante un proceso que comprende la molienda de un sustrato fibroso que comprende celulosa en presencia de un medio de molienda y material particulado inorgánico. Un proceso adecuado se describe en el documento WO-A-2010/131016 , cuyo contenido íntegro se incorpora por referencia.

[0035] Por "microfibrilación" se entiende un proceso en el que las microfibrillas de celulosa se liberan o se liberan parcialmente como especies individuales o como pequeños agregados en comparación con las fibras de la cría premicrofibrilada. Las fibras de celulosa típicas (es decir, la pulpa pre-microfibrilada) adecuadas para su uso en la fabricación de papel incluyen agregados más grandes de cientos o miles de fibrillas de celulosa individuales. Al microfibrilarse la celulosa, se confieren características y propiedades particulares, incluidas las características y propiedades descritas en el presente documento, a la celulosa microfibrilada y a las composiciones que comprenden la celulosa microfibrilada.

[0036] En ciertas realizaciones, la microfibrilación se lleva a cabo en presencia de un medio de molienda que actúa para promover la microfibrilación de la celulosa pre-microfibrilada. Además, cuando está presente, el material particulado inorgánico puede actuar como agente microfibrilante, es decir, el material de partida celulósico puede microfibrilarse con un aporte energético relativamente menor cuando se co-procesa, por ejemplo, se co-tritura, en presencia de un material particulado inorgánico. En ciertas realizaciones, la microfibrilación se lleva a cabo mediante otros procesos conocidos en la técnica, incluidos procesos que no se realizan en presencia de medio de molienda.

[0037] El sustrato fibroso que comprende celulosa puede proceder de cualquier fuente adecuada, como madera, hierbas (por ejemplo, caña de azúcar, bambú) o trapos (por ejemplo, residuos textiles, algodón, cáñamo o lino). El sustrato fibroso que contiene celulosa puede presentarse en forma de pulpa (es decir, una suspensión de fibras de celulosa en agua), que puede prepararse mediante cualquier tratamiento químico o mecánico adecuado, o una combinación de los mismos. Por ejemplo, la pulpa puede ser una pulpa química, o una pulpa quimitermomecánica, o una pulpa mecánica, o una pulpa reciclada, o un desecho de fábrica de papel, o un flujo de residuos de fábrica de papel, o residuos de una fábrica de papel, o una combinación de los mismos. La pulpa de celulosa puede batirse (por ejemplo, en una batidora Valley) y/o refinarse de otro modo (por ejemplo, procesándola en un refinador cónico o de placas) hasta alcanzar cualquier grado de drenabilidad predeterminado, conocido en la técnica como norma Canadiense de drenabilidad (CSF) en cm3. LCR: valor de la drenabilidad o velocidad de drenaje de la pulpa, medido por la velocidad a la que se puede drenar una suspensión de pulpa. Por ejemplo, la pulpa de celulosa puede tener una norma Canadiense de drenabilidad de aproximadamente 10 cm3 o superior antes de ser microfibrilada. La pulpa de celulosa puede tener un LCR de aproximadamente 700 cm3 o menos, por ejemplo, igual o inferior a aproximadamente 650 cm3, o igual o inferior a aproximadamente 600 cm3, o igual o inferior a aproximadamente 550 cm3, o igual o inferior a aproximadamente 500 cm3, o igual o inferior a aproximadamente 450 cm3, o igual o inferior a aproximadamente 400 cm3, o igual o inferior a 350 cm3, o igual o inferior a 300 cm3, o igual o inferior a 250 cm3, o igual o inferior a 200 cm3, o igual o inferior a 150 cm3, o igual o inferior a 100 cm3, o igual o inferior a 50 cm3. A continuación, la pulpa de celulosa puede deshidratarse por métodos bien conocidos en la técnica, por ejemplo, la pulpa puede filtrarse a través de un tamiz para obtener una hoja húmeda que comprenda al menos aproximadamente un 10% de sólidos, por ejemplo, al menos aproximadamente un 15% de sólidos, o al menos aproximadamente un 20% de sólidos, o al menos aproximadamente un 30% de sólidos, o al menos aproximadamente un 40% de sólidos. La pulpa puede utilizarse sin refinar, es decir, sin batir ni deshidratar, o refinada de otro modo.

[0038] El sustrato fibroso que comprende celulosa puede añadirse a un recipiente de molienda en estado seco. Por ejemplo, se puede añadir directamente al recipiente de la picadora un papel quebrado seco. El entorno acuoso del recipiente de trituración facilitará entonces la formación de una pulpa.

[0039] La etapa de microfibrilación puede llevarse a cabo en cualquier aparato adecuado, incluido, entre otros, un refinador. En una realización, la etapa de microfibrilación se lleva a cabo en un recipiente de molienda en condiciones de molienda húmeda. En otra realización, la etapa de microfibrilación se lleva a cabo en un homogeneizador.

molienda en húmedo

[0040] La molienda es un proceso de molienda por atrición en presencia de un medio de molienda de partículas. Por medio de molienda se entiende un medio distinto del material inorgánico en partículas que, opcionalmente, se tritura junto con el sustrato fibroso que contiene celulosa. Se entenderá que el medio de molienda se retira una vez finalizada la molienda.

[0041] En ciertas realizaciones, el proceso de microfibrilación, por ejemplo, la molienda, se lleva a cabo en ausencia de material particulado inorgánico molible.

[0042] El medio de molienda de partículas puede ser de un material natural o sintético. El medio de molienda puede, por ejemplo, comprender bolas, perlas o gránulos de cualquier material mineral duro, cerámico o metálico. Dichos materiales pueden incluir, por ejemplo, alúmina, circonio, silicato de circonio, silicato de aluminio, mullita, o el material rico en mullita que se produce calcinando arcilla caolinítica a una temperatura comprendida entre unos 1300°C y unos 1800°C.

[0043] En cierta realización, el medio de molienda de partículas comprende partículas que tienen un diámetro medio en el rango de aproximadamente 0,1 mm a aproximadamente 6,0 mm y, más preferiblemente, en el rango de aproximadamente 0,2 mm a aproximadamente 4,0 mm. El medio (o medios) de molienda puede estar presente en una cantidad de hasta aproximadamente el 70% en volumen de la carga. Los medios de molienda pueden estar presentes en una cantidad de al menos un 10% en volumen de la carga, por ejemplo, al menos un 20% en volumen de la carga, o al menos un 30% en volumen de la carga, o al menos un 40% en volumen de la carga, o al menos un 50% en volumen de la carga, o al menos un 60% en volumen de la carga. En ciertas realizaciones, el medio de molienda está presente en una cantidad de aproximadamente 30 a aproximadamente 70 % en volumen de la carga, por ejemplo, de aproximadamente 40 a aproximadamente 60 % en volumen de la carga, por ejemplo, de aproximadamente 45 a aproximadamente 55 % en volumen de la carga.

[0044] Por "carga" se entiende la composición que constituye la alimentación del recipiente triturador. La carga incluye agua, medios de molienda, sustrato fibroso que comprende celulosa y material particulado inorgánico, y cualquier otro aditivo opcional según se describe en el presente documento.

[0045] En ciertas realizaciones, el medio de molienda es un medio que comprende partículas que tienen un diámetro medio en el rango de aproximadamente 0,5 mm a aproximadamente 12 mm, por ejemplo, de aproximadamente 1 a aproximadamente 9 mm, o de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 6 mm, o aproximadamente 1 mm, o aproximadamente 2 mm, o aproximadamente 3 mm, o aproximadamente 4 mm, o aproximadamente 5 mm.

[0046] Los medios de molienda pueden tener una gravedad específica de al menos aproximadamente 2,5, por ejemplo, al menos aproximadamente 3, o al menos aproximadamente 3,5, o al menos aproximadamente 4,0, o al menos aproximadamente 4,5, o al menos aproximadamente 5,0, o al menos aproximadamente 5,5, o al menos aproximadamente 6 ,0.

[0047] En ciertas realizaciones, los medios de molienda comprenden partículas que tienen un diámetro medio en el rango de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 6 mm y tiene una gravedad específica de al menos aproximadamente 2,5.

[0048] En ciertas realizaciones, los medios de molienda comprenden partículas que tienen un diámetro medio de aproximadamente 3 mm.

[0049] En una realización, el tamaño medio de las partículas (d50) del material inorgánico en partículas se reduce durante el proceso de trituración conjunta. Por ejemplo, el d50 del material inorgánico en partículas puede reducirse al menos en un 10% aproximadamente (medido por el conocido método convencional empleado en la técnica de la dispersión de luz láser, utilizando una máquina Malvern Mastersizer S), por ejemplo, el d50 del material inorgánico en partículas puede reducirse en al menos un 20%, o en al menos un 30%, o en al menos un 50%, o en al menos un 50%, o en al menos un 60%, o en al menos un 70%, o en al menos un 80%, o en al menos un 90%. Por ejemplo, un material inorgánico en partículas que tenga un d50 de 2,5 pm antes de la trituración conjunta y un d50 de 1,5 pm después de la trituración conjunta habrá sufrido una reducción del 40% en el tamaño de las partículas. En ciertas realizaciones, el tamaño medio de las partículas del material inorgánico en partículas no se reduce significativamente durante el proceso de trituración conjunta. Por "no reducido significativamente" se entiende que el d50 del material inorgánico en partículas se reduce en menos de un 10% aproximadamente, por ejemplo, el d50 del material inorgánico en partículas se reduce en menos de un 5% aproximadamente durante el proceso de trituración conjunta.

[0050]El sustrato fibroso que comprende celulosa puede microfibrilarse para obtener celulosa microfibrilada que tenga un dso que oscile entre aproximadamente 5 y |jm aproximadamente 500 |jm, medido por dispersión de luz láser. El sustrato fibroso que comprende celulosa puede microfibrilarse para obtener celulosa microfibrilada que tenga un dso igual o inferior a aproximadamente 400 jm , por ejemplo igual o inferior a aproximadamente 300 jm , o igual o inferior a aproximadamente 200 jm , o igual o inferior a aproximadamente 150 jm , o igual o inferior a aproximadamente 125 jm , o igual o inferior a aproximadamente 100 jm , o igual o inferior a aproximadamente 90 jm , o igual o inferior a aproximadamente 80 jm , o igual o inferior a aproximadamente 70 jm , o igual o inferior a aproximadamente 60 jm , o igual o inferior a aproximadamente 50 jm , o igual o inferior a aproximadamente 40 jm , o igual o inferior a aproximadamente 30 jm , o igual o inferior a aproximadamente 20 jm , o igual o inferior a aproximadamente 10 jm .

[0051]En ciertas realizaciones, la celulosa microfibrilada de la suspensión acuosa tiene, antes de ser sometida a alto cizallamiento, un d50 de fibra de al menos aproximadamente 50 jm , por ejemplo, al menos aproximadamente 75 jm , o al menos aproximadamente 100 jm , o al menos aproximadamente 110 jm , o al menos aproximadamente 120 jm , o al menos aproximadamente 130 jm , o al menos aproximadamente 140 jm , o al menos aproximadamente 150 jm . En ciertas realizaciones, la celulosa microfibrilada de la suspensión acuosa tiene, antes de ser sometida a alto cizallamiento, un d50 de fibra de aproximadamente 100 jm a aproximadamente 160 jm , por ejemplo, de aproximadamente 120 jm a aproximadamente 160 jm . Generalmente, durante el proceso de alto cizallamiento, el d50 de fibra de la celulosa microfibrilada disminuirá, por ejemplo, disminuirá al menos un 1 %, o al menos un 5 %, o al menos un 10 %, o al menos un 20 %, o al menos un 30 %, o al menos un 40 %, o al menos un 50 %. Por ejemplo, se diría que la celulosa microfibrilada que tiene un d50 de fibra de 120 jm antes del alto cizallamiento y un d50 de fibra de 108 jm después del alto cizallamiento ha sido sometida a una reducción del 10 % en el d50 de fibra.

[0052]El sustrato fibroso que comprende celulosa puede microfibrilarse en presencia de un material particulado inorgánico para obtener celulosa microfibrilada que tenga una pendiente de fibra igual o superior a aproximadamente 10, medida por Malvern. La pendiente de fibra (es decir, la pendiente de la distribución granulométrica de las fibras) se determina mediante la siguiente fórmula: Pendiente=100*d30/d70

Pendiente = 100 x (d<3>o/d-o)

[0053]La celulosa microfibrilada puede tener una pendiente de fibra igual o inferior a 100 aproximadamente. La celulosa microfibrilada puede tener una pendiente de fibra igual o inferior a aproximadamente 75, o igual o inferior a aproximadamente 50, o igual o inferior a aproximadamente 40, o igual o inferior a aproximadamente 30. La celulosa microfibrilada puede tener una pendiente de fibra de 20 a 50 aproximadamente, o de 25 a 40 aproximadamente, o de 25 a 35 aproximadamente, o de 30 a 40 aproximadamente.

[0054]En determinadas realizaciones, la celulosa microfibrilada de la suspensión acuosa que comprende tiene una pendiente de fibra de aproximadamente 20 a aproximadamente 50.

[0055]Los procedimientos para determinar las distribuciones de tamaño de partículas de minerales y celulosa microfibrilada se describen en el documento WO-A-2010/131016. En concreto, los procedimientos adecuados se describen en la página 40. línea 32 a la página 41, línea 34 del documento WO-A-2010/131016.

[0056]La molienda puede realizarse en un molino vertical o en un molino horizontal.

[0057]En ciertas realizaciones, la molienda se lleva a cabo en un recipiente de molienda, tal como un molino rotatorio (por ejemplo, de barras, de bolas y autógeno), un molino agitado (por ejemplo, SAM o IsaMill), un molino de torre, unStirred Media Detritor(detriturador de medios agitados) (SMD), o un recipiente de molienda que comprende placas de molienda paralelas giratorias entre las cuales se alimenta el material a moler.

[0058]En una realización, el recipiente de molienda es un molino vertical, por ejemplo, un molino agitado, o unstirred media detritor,o un molino de torre.

[0059]El molino vertical puede comprender una criba por encima de una o más zonas de molienda. En una realización, una criba está situada junto a una zona de reposo y/o un clasificador. El tamiz puede dimensionarse para separar los medios de molienda de la suspensión acuosa del producto, que comprende celulosa microfibrilada y material particulado inorgánico, y para mejorar la sedimentación de los medios de molienda.

[0060]En otra realización, la molienda se lleva a cabo en un triturador tamizado, por ejemplo, unstirred media detritor.El triturador tamizado puede comprender uno o más tamices dimensionados para separar los medios de trituración de la suspensión acuosa del producto que comprende celulosa microfibrilada y material particulado inorgánico.

[0061]En ciertas realizaciones, el sustrato fibroso que comprende celulosa y material particulado inorgánico están presentes en el medio acuoso a un contenido inicial de sólidos de al menos aproximadamente 4 % en peso, del cual al menos aproximadamente 2 % en peso es sustrato fibroso que comprende celulosa. El contenido inicial de sólidos puede ser de al menos un 10 % en peso, o de al menos un 20 % en peso, o de al menos un 30 % en peso, o de al menos un 40%en peso. Al menos aproximadamente el 5%en peso del contenido inicial de sólidos puede ser sustrato fibroso que comprenda celulosa, por ejemplo, al menos aproximadamente el 10 %, o al menos aproximadamente el 15 %, o al menos aproximadamente el 20 % en peso del contenido inicial de sólidos puede ser sustrato fibroso que comprenda celulosa. Generalmente, las cantidades relativas de sustrato fibroso que comprende celulosa y material particulado inorgánico se seleccionan para obtener una composición que comprende celulosa microfibrilada y material particulado inorgánico según la primera realización de la invención.

[0062]El proceso de molienda puede incluir una etapa de premolienda en la que las partículas inorgánicas gruesas se muelen en un recipiente de molienda hasta alcanzar una distribución predeterminada del tamaño de las partículas, tras lo cual el material fibroso que comprende celulosa se combina con el material inorgánico en partículas premolido y la molienda continúa en el mismo recipiente de molienda o en otro diferente hasta que se haya obtenido el nivel deseado de microfibrilación.

[0063]Como la suspensión de material a moler puede ser de una viscosidad relativamente alta, puede añadirse un agente dispersante adecuado a la suspensión antes o durante la molienda. El agente dispersante puede ser, por ejemplo, un fosfato condensado soluble en agua, un ácido polisilícico o una sal del mismo, o un polielectrolito, por ejemplo una sal soluble en agua de un poli(ácido acrílico) o de un poli(ácido metacrílico) que tenga un peso molecular medio en número no superior a 80.000. La cantidad de agente dispersante utilizada se situaría generalmente en el intervalo de 0,1 a 2,0% en peso, basado en el peso del material sólido particulado inorgánico seco. La suspensión puede triturarse a una temperatura comprendida entre 4 °C y 100 °C.

[0064]Otros aditivos que pueden incluirse durante la etapa de microfibrilación son: carboximetilcelulosa, carboximetilcelulosa anfotérica, agentes oxidantes, 2,2,6,6-Tetrametilpiperidina-1-oxil (TEMPO), derivados de TEMPO y enzimas degradantes de la madera.

[0065]Cuando está presente, la cantidad de material particulado inorgánico y pulpa de celulosa en la mezcla que se va a moler conjuntamente puede variar en una proporción de aproximadamente 99,5:0,5 a aproximadamente 0,5:99,5, basada en el peso seco del material particulado inorgánico y la cantidad de fibra seca en la pulpa, por ejemplo, una proporción de aproximadamente 99,5:0,5 a aproximadamente 50:50 basada en el peso seco del material particulado inorgánico y la cantidad de fibra seca en la pulpa. Por ejemplo, la relación entre la cantidad de material particulado inorgánico y fibra seca puede ser de aproximadamente 99,5:0,5 a aproximadamente 70:30. En determinadas realizaciones, la proporción en peso de material particulado inorgánico con respecto a la fibra seca es de aproximadamente 95:5. En otra realización, la proporción en peso de material particulado inorgánico respecto a la fibra seca es de aproximadamente 90:10. En otra realización, la proporción en peso de material particulado inorgánico respecto a la fibra seca es de aproximadamente 85:15. En otra realización, la proporción en peso de material particulado inorgánico con respecto a la fibra seca es de aproximadamente 80:20.

[0066]En un proceso de microfibrilación ejemplar, el aporte total de energía por tonelada de fibra seca en el sustrato fibroso que comprende celulosa será inferior a aproximadamente 10.000 kWht-1, por ejemplo, inferior a aproximadamente 9.000 kWht-1, o inferior a aproximadamente 8.000 kWht-1, o inferior a aproximadamente 7.000 kWht-1 o menos de aproximadamente 6000 kWht-1, o menos de aproximadamente 5000 kWht-1, por ejemplo menos de aproximadamente 4000 kWht-1, menos de aproximadamente 3000 kWht-1, menos de aproximadamente 2000 kWht-1, menos de aproximadamente 1500 kWht-1, menos de aproximadamente 1200 kWht-1, menos de aproximadamente 1000 kWht-1, o menos de aproximadamente 800 kWht-1. El aporte total de energía varía en función de la cantidad de fibra seca del sustrato fibroso que se microfibrila y, opcionalmente, de la velocidad y la duración de la molienda.

[0067]En cierta realización, la molienda se lleva a cabo en una cascada de recipientes de molienda, uno o más de los cuales puede comprender una o más zonas de molienda. Por ejemplo, el sustrato fibroso que comprende celulosa puede molerse en una cascada de dos o más recipientes de molienda, por ejemplo, una cascada de tres o más recipientes de molienda, o una cascada de cuatro o más recipientes de molienda, o una cascada de cinco o más recipientes de molienda, o una cascada de seis o más recipientes de molienda, o una cascada de siete o más recipientes de molienda, o una cascada de ocho o más recipientes de molienda, o una cascada de nueve o más recipientes de molienda en serie, o una cascada que comprenda hasta diez recipientes de molienda. La cascada de recipientes de molienda puede entintarse operativamente en serie o en paralelo o una combinación de serie y paralelo. La salida y/o la entrada a uno o más de los recipientes de molienda de la cascada pueden someterse a una o más etapas de cribado y/o a una o más etapas de clasificación.

[0068] En ciertas realizaciones, por ejemplo, realizaciones en las que una distribución de tamaño de partícula pronunciada de la celulosa microfibrilada se produce por microfibrilación del sustrato fibroso que comprende celulosa (opcionalmente en presencia del material en partículas inorgánico) en un proceso discontinuo, la composición resultante (opcionalmente co-procesada) de celulosa microfibrilada (y material en partículas inorgánico opcional) (es decir, La composición de celulosa microfibrilada (y el material inorgánico en partículas opcional) resultante (es decir, el producto que contiene celulosa microfibrilada) con la densidad de celulosa microfibrilada deseada puede lavarse fuera del aparato de microfibrilación, por ejemplo, del recipiente de molienda, con agua o cualquier otro líquido adecuado.

[0069]El material inorgánico en partículas puede ser, por ejemplo, un carbonato o sulfato de metal alcalinotérreo, como carbonato de calcio, por ejemplo, carbonato de calcio natural y/o carbonato de calcio precipitado, carbonato de magnesio, dolomita, yeso, una arcilla kandita hidratada como el caolín, la halloysita o la arcilla de bola, una arcilla kandita anhidra (calcinada) como el metacaolín o el caolín totalmente calcinado, talco, mica, perlita o tierra de diatomeas, o hidróxido de magnesio, o trihidrato de aluminio, o combinaciones de los mismos.

[0070]En ciertas realizaciones, el material inorgánico en partículas comprende o es carbonato cálcico. En lo sucesivo, la invención tenderá a discutirse en términos de carbonato cálcico, y en relación con las realizaciones en las que el carbonato cálcico es procesado y/o tratado. La invención no debe interpretarse como limitada a tales realizaciones.

[0071]El carbonato cálcico en partículas utilizado en la presente invención puede obtenerse de una fuente natural mediante molienda. El carbonato cálcico molido (CCM) se obtiene normalmente por trituración y posterior molienda de una fuente mineral como la creta, el mármol o la caliza, que puede ir seguida de una etapa de clasificación granulométrica, con el fin de obtener un producto con el grado de finura deseado. También pueden utilizarse otras técnicas, como el blanqueo, la flotación y la separación magnética, para obtener un producto con el grado de finura y/o el color deseados. El material sólido particulado puede molerse de forma autógena, es decir, por atrición entre las propias partículas del material sólido, o, alternativamente, en presencia de un medio de molienda particulado que comprenda partículas de un material distinto del carbonato cálcico que se va a moler. Estos procesos pueden llevarse a cabo con o sin la presencia de un dispersante y biocidas, que pueden añadirse en cualquier fase del proceso.

[0072]El carbonato cálcico precipitado (PCC) puede utilizarse como fuente de carbonato cálcico particulado en la presente invención, y puede producirse por cualquiera de los métodos conocidos disponibles en la técnica. TAPPI Monograph Series No 30, "Paper Coating Pigments", páginas 34-35 describe los tres principales procesos comerciales para preparar carbonato cálcico precipitado que es adecuado para su uso en la preparación de productos para su uso en la industria papelera, pero también puede ser utilizado en la práctica de la presente invención. En los tres procesos, un material de alimentación de carbonato cálcico, como la piedra caliza, se calcina primero para producir cal viva, y ésta se apaga en agua para producir hidróxido cálcico o lechada de cal. En el primer proceso, la lechada de cal se carbonata directamente con gas carbónico. Este proceso tiene la ventaja de que no se forman subproductos y de que es relativamente fácil controlar las propiedades y la pureza del producto de carbonato cálcico. En el segundo proceso, la lechada de cal se pone en contacto con ceniza de sosa para producir, por doble descomposición, un precipitado de carbonato de calcio y una solución de hidróxido de sodio. El hidróxido de sodio puede separarse completamente del carbonato de calcio si este proceso se utiliza comercialmente. En el tercer proceso comercial principal, la lechada de cal se pone primero en contacto con cloruro de amonio para obtener una solución de cloruro de calcio y gas amoniaco. A continuación, la solución de cloruro cálcico se pone en contacto con ceniza de sosa para producir por doble descomposición carbonato cálcico precipitado y una solución de cloruro sódico. Los cristales pueden producirse en formas y tamaños diferentes, dependiendo del proceso de reacción específico que se utilice. Las tres formas principales de cristales de PCC son aragonito, romboédrica y escalenoédrica, todas las cuales son adecuadas para su uso en la presente invención, incluidas sus mezclas.

[0073]La molienda húmeda del carbonato cálcico implica la formación de una suspensión acuosa del carbonato cálcico que puede molerse a continuación, opcionalmente en presencia de un agente dispersante adecuado. Puede consultarse, por ejemplo, el documento EP-A-614948 (cuyo contenido se incorpora por referencia en su totalidad) para obtener más información sobre la molienda húmeda de carbonato cálcico.

[0074]En algunas circunstancias, pueden incluirse adiciones menores de otros minerales, por ejemplo, uno o más de caolín, caolín calcinado, wollastonita, bauxita, talco o mica, también podrían estar presentes.

[0075]Cuando el material particulado inorgánico se obtiene de fuentes naturales, puede ocurrir que algunas impurezas minerales contaminen el material molido. Por ejemplo, el carbonato cálcico natural puede estar presente en asociación con otros minerales. Así, en algunas realizaciones, el material particulado inorgánico incluye una cantidad de impurezas. En general, sin embargo, el material particulado inorgánico utilizado en la invención contendrá menos de aproximadamente un 5% en peso, preferiblemente menos de aproximadamente un 1% en peso, de otras impurezas minerales.

[0076]El material inorgánico en partículas puede tener una distribución del tamaño de las partículas tal que al menos un 10% en peso, por ejemplo al menos un 20% en peso, por ejemplo al menos un 30% en peso, por ejemplo al menos un 40% en peso, por ejemplo al menos un 50% en peso, por ejemplo al menos un 60% en peso, por ejemplo al menos un 70% en peso, por ejemplo al menos un 80% en peso, por ejemplo al menos un 90% en peso, por ejemplo al menos un 95% en peso, o por ejemplo alrededor del 100% de las partículas tienen un d.e.s. inferior a 2 jm .

[0077]En ciertas realizaciones, al menos aproximadamente el 50 % en peso de las partículas tienen un d.e.s. inferior a 2 |jm, por ejemplo, al menos aproximadamente el 55 % en peso de las partículas tienen un d.e.s. inferior a 2 jm , o al menos aproximadamente el 60 % en peso de las partículas tienen un d.e.s. inferior a 2 jm .

[0078]A menos que se indique lo contrario, las propiedades del tamaño de las partículas a las que se hace referencia en el presente documento para los materiales inorgánicos en partículas se miden de una manera bien conocida por sedimentación del material en partículas en una condición de dispersión completa en un medio acuoso utilizando una máquina Sedigraph 5100 suministrada por Micromeritics Instruments Corporation, Norcross, Georgia, EE.UU. (sitio web: www.micromeritics.com), a la que se hace referencia en el presente documento como "unidad Sedigraph 5100 de Micromeritics". Una máquina de este tipo proporciona mediciones y un gráfico del porcentaje acumulativo en peso de partículas que tienen un tamaño, denominado en la técnica "diámetro esférico equivalente" (e.s.d.), inferior a aproximadamente valores de e.s.d. dados. El tamaño medio de partícula d50 es el valor determinado de este modo del e.s.d. de la partícula en el que hay un 50% en peso de las partículas que tienen un diámetro esférico equivalente inferior a ese valor d50.

[0079]Alternativamente, donde se indique, las propiedades de tamaño de partícula a las que se hace referencia en el presente documento para los materiales inorgánicos en partículas se miden mediante el método convencional bien conocido empleado en la técnica de la dispersión de luz láser, utilizando una máquina Malvern Mastersizer S suministrada por Malvern Instruments Ltd (o mediante otros métodos que den esencialmente el mismo resultado). En la técnica de dispersión de luz láser, el tamaño de las partículas en polvos, suspensiones y emulsiones puede medirse utilizando la difracción de un haz láser, basándose en una aplicación de la teoría de Mie. Una máquina de este tipo proporciona mediciones y un gráfico del porcentaje acumulativo en volumen de partículas que tienen un tamaño, denominado en la técnica "diámetro esférico equivalente" (e.s.d.), inferior a aproximadamente valores de e.s.d. dados. El tamaño medio de partícula d50 es el valor determinado de este modo del e.s.d. de la partícula en el que hay un 50% en volumen de las partículas que tienen un diámetro esférico equivalente inferior a ese valor d50.

[0080]Así, en otra realización, el material particulado inorgánico puede tener una distribución de tamaño de partícula, medida por el método convencional bien conocido empleado en la técnica de la dispersión de luz láser, tal que al menos aproximadamente el 10% en volumen, por ejemplo al menos aproximadamente el 20% en volumen, por ejemplo al menos aproximadamente el 30% en volumen, por ejemplo al menos un 40% en volumen, por ejemplo al menos un 50% en volumen, por ejemplo al menos un 60% en volumen, por ejemplo al menos un 70% en volumen, por ejemplo al menos un 80% en volumen, por ejemplo al menos un 90% en volumen, por ejemplo al menos un 95% en volumen, o por ejemplo un 100% en volumen de las partículas tienen un e.s.d inferior a 2 jm .

[0081]En ciertas realizaciones, al menos aproximadamente el 50 % en volumen de las partículas tienen un d.e.s. inferior a 2 |jm, por ejemplo, al menos aproximadamente el 55 % en volumen de las partículas tienen un d.e.s. inferior a 2 jm , o al menos aproximadamente el 60 % en volumen de las partículas tienen un d.e.s. inferior a 2 jm .

[0082]Los detalles del procedimiento que puede utilizarse para caracterizar las distribuciones de tamaño de partícula de mezclas de material inorgánico en partículas y celulosa microfibrilada utilizando el método convencional bien conocido empleado en la técnica de la dispersión de luz láser se tratan anteriormente.

[0083]En ciertas realizaciones, el material inorgánico en partículas es arcilla de caolín. En lo sucesivo, esta sección de la especificación puede tender a ser discutida en términos de caolín, y en relación con las realizaciones en las que el caolín es procesado y/o tratado. La invención no debe interpretarse como limitada a tales realizaciones. Así, en algunas realizaciones, el caolín se utiliza en una forma no procesada.

[0084]La arcilla de caolín utilizada en esta invención puede ser un material procesado derivado de una fuente natural, a saber, mineral de arcilla de caolín natural en bruto. La arcilla de caolín procesada puede contener típicamente al menos un 50% en peso de caolinita. Por ejemplo, la mayoría de las arcillas de caolín procesadas comercialmente contienen más de un 75% en peso de caolinita y pueden contener más de un 90%, en algunos casos más de un 95% en peso de caolinita.

[0085]La arcilla de caolín utilizada en la presente invención puede prepararse a partir del mineral de arcilla de caolín natural en bruto mediante uno o varios procesos bien conocidos por los expertos en la materia, por ejemplo mediante etapas conocidas de refinado o beneficio.

[0086]Por ejemplo, el mineral de arcilla puede blanquearse con un agente blanqueador reductor, como el hidrosulfito sódico. Si se utiliza hidrosulfito sódico, el mineral arcilloso blanqueado puede opcionalmente deshidratarse, y opcionalmente lavarse y de nuevo opcionalmente deshidratarse, después de la etapa de blanqueo con hidrosulfito sódico.

[0087]El mineral de arcilla puede tratarse para eliminar impurezas, por ejemplo, mediante floculación, flotación o técnicas de separación magnética bien conocidas en la técnica. Alternativamente, el mineral de arcilla utilizado en la primera realización de la invención puede estar sin tratar en forma de sólido o como suspensión acuosa.

[0088]El proceso para preparar la arcilla de caolín particulada utilizada en la presente invención puede incluir también una o más etapas de trituración, por ejemplo, molienda o trituración. La trituración ligera de un caolín grueso se utiliza para obtener una delaminación adecuada del mismo. La trituración puede llevarse a cabo mediante perlas o gránulos de plástico (por ejemplo, nailon), arena o cerámica. El caolín grueso puede refinarse para eliminar impurezas y mejorar las propiedades físicas mediante procedimientos bien conocidos. La arcilla de caolín puede tratarse mediante un procedimiento conocido de clasificación granulométrica, por ejemplo, tamizado y centrifugado (o ambos), para obtener partículas que tengan un valor d50 o una distribución granulométrica deseados.

[0089]En ciertas realizaciones, el producto retirado del proceso de alto cizallamiento se trata para eliminar al menos una porción o sustancialmente toda el agua para formar un producto parcialmente seco o esencialmente completamente seco. Por ejemplo, puede eliminarse al menos un 10 % en volumen, por ejemplo, al menos un 20 % en volumen, o al menos un 30 % en volumen, o al menos un 40 % en volumen, o al menos un 50 % en volumen, o al menos un 60 % en volumen, o al menos un 70 % en volumen, o al menos un 80 % en volumen, o al menos un 90 % en volumen, o al menos un 100 % en volumen de agua en el producto del proceso de trituración conjunta. Se puede utilizar cualquier técnica adecuada para eliminar el agua del producto, por ejemplo, por gravedad o drenaje asistido por vacío, con o sin prensado, o por evaporación, o por filtración, o por una combinación de estas técnicas. El producto parcialmente secado o esencialmente secado comprenderá celulosa microfibrilada y, cuando esté presente, material particulado inorgánico y cualquier otro aditivo opcional que pueda haberse añadido antes del secado. Opcionalmente, el producto parcialmente secado o esencialmente secado puede rehidratarse e incorporarse a composiciones de fabricación de papel y productos de papel, tal como se describe en el presente documento.

[0090]Como se ha comentado anteriormente, se ha descubierto que la celulosa microfibrillada obtenida por el proceso según WO-A-2010/131016 tiene atributos ventajosos para mejorar la resistencia al estallido del papel. Sin embargo, los presentes inventores han descubierto que los atributos de la celulosa microfibrilada que mejoran la resistencia al estallido del papel no pueden mejorarse aún más sólo con el triturado. A este respecto, y sin querer atarme a la teoría, parece que se alcanza un punto de equilibrio en el proceso de molienda más allá del cual, independientemente de la cantidad de energía adicional aplicada a través de la molienda, los atributos de mejora de la resistencia al estallido del papel de la celulosa microfibrilada no pueden mejorarse más. Los presentes inventores han descubierto inesperadamente, sin embargo, que sometiendo la celulosa microfibrilada, como la obtenida por el proceso de molienda descrito en el documento WO-A-2010/131016, a un tratamiento de alto cizallamiento, de acuerdo con la primera realización descrita anteriormente, se pueden mejorar uno o más atributos de la celulosa microfibrilada que mejoran las propiedades del papel, por ejemplo, los atributos de la celulosa microfibrilada que mejoran la resistencia al estallido del papel. En otras palabras, se ha observado que el papel que comprende la celulosa microfibrilada obtenible mediante el proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento tiene una propiedad o propiedades de papel mejoradas (por ejemplo, resistencia al estallido) en relación con un papel que comprende una cantidad equivalente de celulosa microfibrilada, que no se ha sometido al proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento, como la celulosa microfibrilada obtenida mediante el proceso de molienda descrito en el documento WO-A-2010/131016 .

[0091]La resistencia al estallido del papel puede determinarse utilizando un comprobador de estallido Messemer Buchnel según SCAN P24. En los ejemplos siguientes se ofrecen más detalles.

[0092]Como se ha descrito anteriormente, un papel fabricado puramente a partir de una pulpa fibrosa tendrá una mayor resistencia al estallido que un papel comparable en el que una parte de la pulpa fibrosa haya sido sustituida por una carga, por ejemplo, una carga mineral. Así, la resistencia al estallido de un papel con carga suele expresarse como un porcentaje de la resistencia al estallido del papel sin carga. La celulosa microfibrilada obtenida mediante el proceso descrito en el documento WO-A-2010/131016, opcionalmente en combinación con material particulado inorgánico, mejoró inesperadamente las propiedades de resistencia al estallido del papel cuando se utilizó como carga en el papel, por ejemplo, como sustitución o sustitución parcial de una carga mineral convencional. Es decir, en comparación con un papel llenado exclusivamente con carga mineral, el papel llenado con celulosa microfibrilada mejoró su resistencia al estallido. En otras palabras, se descubrió que la carga de celulosa microfibrilada tenía atributos de mejora de la resistencia al estallido del papel.

[0093]En ciertas realizaciones, los atributos de mejora de la resistencia al estallido del papel de la celulosa microfibrilada obtenida por el proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento se incrementa en al menos aproximadamente un 1%, por ejemplo, al menos aproximadamente un 5%, o al menos aproximadamente un 10% en comparación con los atributos de mejora de la resistencia al estallido del papel de la celulosa microfibrilada antes del tratamiento de alto cizallamiento. En otras palabras, en ciertas realizaciones, el papel que comprende la celulosa microfibrillada obtenible mediante el proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento tiene una resistencia al estallido del papel que es mayor que la resistencia al estallido del papel de un papel comparable que comprende una cantidad equivalente de celulosa microfibrillada, tal como celulosa microfibrillada obtenida por el proceso de molienda descrito en el documento WO-A-2010/131016 , que no se ha sometido al proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento, por ejemplo, una resistencia al estallido del papel que es al menos aproximadamente un 1 % mayor, o al menos aproximadamente 5 % mayor, o al menos aproximadamente 10 % mayor.

[0094]En ciertas realizaciones, un producto de papel que comprende la celulosa microfibrillada obtenida por el proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento presenta además una o más propiedades ventajosas distintas de la mejora de la resistencia al estallido del papel. Por ejemplo, el papel que comprende la celulosa microfibrilada obtenida por el proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento puede presentar un índice de estallido mejorado, o una resistencia a la tracción mejorada (por ejemplo, índice de tracción en la dirección de la máquina), o una resistencia al desgarro mejorada (por ejemplo, índice de desgarro en dirección transversal), o resistencia mejorada en dirección z (adhesión interna) (también conocida como resistencia de adhesión Scott), o porosidad mejorada (reducida) (por ejemplo, porosidad Bendtsen), o suavidad mejorada (por ejemplo, suavidad Bendtsen), u opacidad mejorada, o cualquier combinación de las mismas.

[0095]En una realización, el índice de estallido se determina utilizando un probador de resistencia al estallido L&W basado en el método TAPPI T 403 om-91. En ciertas realizaciones, un producto de papel que comprende la celulosa microfibriNada obtenible por el proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento tiene un índice de estallido que es mayor que el índice de estallido de un papel comparable que comprende una cantidad equivalente de celulosa microfibrillada, tal como la celulosa microfibrillada obtenida por el proceso de molienda descrito en el documento WO-A-2010/131016 , que no ha sido sometido al proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento, por ejemplo, un índice de estallido que es al menos aproximadamente un 1 % mayor, o al menos aproximadamente un 5 % mayor, o al menos aproximadamente un 10 % mayor. En ciertas realizaciones, un producto de papel que comprende la celulosa microfibrillada obtenible por el proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento tiene un índice de estallido de al menos aproximadamente 1,25 kPa m2 g-1, por ejemplo, al menos aproximadamente 1,30 kPa m2 g-1, o al menos aproximadamente 1,32 kPa m2 g-1, o al menos aproximadamente 1,34 kPa m2 g-1, o al menos aproximadamente 1,36 kPa m2 g-1, por ejemplo, de aproximadamente 1,25 kPa m2 g-1 a aproximadamente 1,50 kPa m2 g-1, o de aproximadamente 1,25 kPa m2 g-1 a aproximadamente 1,45 kPa m2 g-1, o de aproximadamente 1,25 kPa m2 g-1 a aproximadamente 1,40 kPa m2 g-1, o de aproximadamente 1,30 kPa m2 g-1 a aproximadamente 1,40 kPa m2 g-1, o de aproximadamente 1,32 kPa m2 g-1 a aproximadamente 1,40 kPa m2 g-1, o de aproximadamente 1,34 kPa m2 g-1 a aproximadamente 1,38 kPa m2 g-1.

[0096]En una realización, la resistencia a la tracción (por ejemplo, el índice de tracción en la dirección de la máquina)_se determina utilizando un probador de tracción Testometrics de acuerdo con SCAN P16. En ciertas realizaciones, un producto de papel que comprende la celulosa microfibrillada obtenible por el proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento tiene una resistencia a la tracción que es mayor que la resistencia a la tracción de un papel comparable que comprende una cantidad equivalente de celulosa microfibrillada, tal como celulosa microfibrillada obtenida por el proceso de molienda descrito en el documento WO-A-2010/131016 , que no ha sido sometido al proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento, por ejemplo, una resistencia a la tracción que es al menos aproximadamente un 1 % mayor, o al menos aproximadamente un 5 % mayor, o al menos aproximadamente un 10 % mayor. En ciertas realizaciones, un producto de papel que comprende la celulosa microfibrillada obtenible por el proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento tiene un índice de tracción en la dirección de la máquina de al menos aproximadamente 31,5 Nm g-1, por ejemplo, al menos aproximadamente 32,0 Nm g-1, o al menos aproximadamente 32,5 Nm g-1, o al menos aproximadamente 33 .0 Nm g-1, o de aproximadamente 32,0 Nm g-1 a aproximadamente 50,0 Nm g-1, o de aproximadamente 32,0 Nm g-1 a aproximadamente 45 Nm g-1, o de aproximadamente 32,0 Nm g-1 a aproximadamente 45 Nm g-1, o de aproximadamente 32,0 Nm g-1 a aproximadamente 40 Nm g-1, o de aproximadamente 32,0 Nm g-1 a aproximadamente 35 Nm g-1, o de aproximadamente 33,0 Nm g-1 a aproximadamente 35 Nm g-1.

[0097]En una realización, el índice de resistencia al desgarro en dirección transversal se determina de acuerdo con el método TAPPI T 414 om-04 (Resistencia al desgarro interno del papel (método tipo Elmendorf). En ciertas realizaciones, un producto de papel que comprende la celulosa microfibrillada obtenible por el proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento tiene un índice de resistencia al desgarro que es mayor que el índice de resistencia al desgarro de un papel comparable que comprende una cantidad equivalente de celulosa microfibrillada, tal como la celulosa microfibrillada obtenida por el proceso de molienda descrito en el docuemnto WO-A-2010/131016 , que no ha sido sometido al proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento, por ejemplo, un índice de resistencia al desgarro que es al menos aproximadamente un 1 % mayor, o al menos aproximadamente un 5 % mayor, o al menos aproximadamente un 10 % mayor. En ciertas realizaciones, un producto de papel que comprende la celulosa microfibrillada obtenible mediante el proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento tiene un índice de resistencia al desgarro de al menos aproximadamente 5,45 mN m2 g-1, por ejemplo, al menos aproximadamente 5,50 mN m2 g-1, o, al menos aproximadamente 5,60 mN m2 g-1, o, al menos aproximadamente 5,70 mN m2 g-1, o, al menos aproximadamente 5,80 mN m2 g-1, por ejemplo, de aproximadamente 5,45 mN m2 g-1 a aproximadamente 6,50 mN m2 g-1, o de aproximadamente 5,45 mN m2 g-1 a aproximadamente 6,25 mN m2 g-1, o de aproximadamente 5,45 mN m2 g-1 a aproximadamente 6,00 mN m2 g-1, o de aproximadamente 5,55 mN m2 g-1 a aproximadamente 6,00 mN m2 g-1, o de aproximadamente 5,65 mN m2 g-1 a aproximadamente 6,00 mN m2 g-1, o de aproximadamente 5,75 mN m2 g-1 a aproximadamente 6,50 mN m2 g-1, o de aproximadamente 5,80 mN m2 g-1 a aproximadamente 6,00 mN m2 g-1.

[0098]En una realización, la resistencia de la dirección z (adhesión interna) se determina utilizando un probador de adhesión Scott de acuerdo con TAPPI T569. En ciertas realizaciones, un producto de papel que comprende la celulosa microfibrillada obtenible por el proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento tiene una resistencia en la dirección z (adhesión interna (Scott)) que es mayor que la resistencia en la dirección z (adhesión interna (Scott)) de un papel comparable que comprende una cantidad equivalente de celulosa microfibrillada, tal como celulosa microfibrillada obtenida por el proceso de molienda descrito en el documento WO-A-2010/131016 , que no se ha sometido al proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento, por ejemplo, una resistencia en la dirección z (adhesión interna (Scott)) que es al menos aproximadamente 1 % mayor, o al menos aproximadamente 5 % mayor, o al menos aproximadamente 10 % mayor, o al menos aproximadamente 20 % mayor, o al menos aproximadamente 30 % mayor, o al menos aproximadamente 40 % mayor, o al menos aproximadamente 50 % mayor. En ciertas realizaciones, un producto de papel que comprende la celulosa microfibrillada obtenible por el proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento tiene una resistencia en la dirección z (adhesión interna (Scott)) de al menos aproximadamente 130,0 J m-2, por ejemplo, al menos aproximadamente 150,0 J m-2, o al menos aproximadamente 170,0 J m-2, o al menos aproximadamente 180,0 J m-2, o al menos aproximadamente 190,0 J m-2, o al menos aproximadamente 130,0 J m-2, o al menos aproximadamente 190,0 J m-2, por ejemplo, de aproximadamente 130,0 J m-2 a aproximadamente 250,0 J m-2, o de aproximadamente 130,0 J m-2 a aproximadamente 230,0 J m-2, o de aproximadamente 150,0 J m-2, a aproximadamente 210,0 J m-2, o de aproximadamente 170,0 J m-2 a aproximadamente 210 J m-2, o de aproximadamente 180,0 J m-2, a aproximadamente 210,0 J m-2, o de aproximadamente 190,0 J m-2, a aproximadamente 200,0 J m-2

[0099]En una realización, la porosidad se determina usando un probador de porosidad Bendtsen Modelo 5 de acuerdo con SCAN P21, SCAN P60, BS 4420 y TAPPI UM 535. En ciertas realizaciones, un producto de papel que comprende la celulosa microfibrillada obtenible por el proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento tiene una porosidad que es menor que la porosidad de un papel comparable que comprende una cantidad equivalente de celulosa microfibrillada, tal como celulosa microfibrillada obtenida por el proceso de molienda descrito en el documento WO-A-2010/131016 , que no se ha sometido al proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento, por ejemplo, una porosidad que es al menos un 1 % inferior, o al menos un 5 % inferior, o al menos un 10 % inferior, o al menos un 20 % inferior, o al menos un 30 % inferior, o al menos un 40 % inferior, o al menos un 60 % inferior, o al menos un 70 % inferior, o al menos un 80 % inferior. En ciertas realizaciones, un producto de papel que comprende la celulosa microfibrillada obtenible por el proceso de alto cizallamiento aquí descrito tiene una porosidad Bendtsen que es inferior a aproximadamente 1000 cm3 min-1, por ejemplo, inferior a aproximadamente 950 cm3 min-1, o inferior a aproximadamente 900 cm3 min-1, o inferior a aproximadamente 875 cm3 min-1, o inferior a aproximadamente 850 cm3 min-1, o menos de aproximadamente 825 cm3 min-1, o menos de aproximadamente 815 cm3 min-1, o menos de aproximadamente 805 cm3 min-1, por ejemplo, de aproximadamente 700 cm3 min-1 a aproximadamente 1000 cm3 min-1, o de aproximadamente 750 cm3 min-1 a aproximadamente 950 cm3 min-1, o de aproximadamente 750 cm3 min-1 a aproximadamente 900 cm3 min-1, o de aproximadamente 750 cm3 min-1 a menos de aproximadamente 850 cm3 min-1.

[0100]En una realización, la suavidad de Bendtsen se determina de acuerdo con SCAN P 21:67. En ciertas realizaciones, un producto de papel que comprende la celulosa microfibrillada obtenible por el proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento tiene una suavidad que es mayor que la suavidad de un papel comparable que comprende una cantidad equivalente de celulosa microfibrillada, como la celulosa microfibrillada obtenida mediante el proceso de molienda descrito en el documento WO-A-2010/131016 , que no se ha sometido al proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento, por ejemplo, una suavidad que es al menos aproximadamente un 1 % mayor, o al menos aproximadamente un 5 % mayor, o al menos aproximadamente un 10 % mayor, o al menos aproximadamente un 20 % mayor, o al menos aproximadamente un 30 % mayor. En ciertas realizaciones, un producto de papel que comprende la celulosa microfibrillada obtenible por el proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento tiene una suavidad Bendtsen de al menos aproximadamente 560 cm3 min-1, por ejemplo, de al menos aproximadamente 580 cm3 min-1, o de al menos aproximadamente 600 cm3 min-1, o de al menos aproximadamente 620 cm3 min-1 o al menos unos 640 cm3 min-1, o al menos unos 660 cm3 min-1, o al menos unos 680 cm3 min-1, por ejemplo, de aproximadamente 560 cm3 min-1 a aproximadamente 800 cm3 min-1, o de aproximadamente 600 cm3 min-1 a aproximadamente 750 cm3 min-1, o de aproximadamente 640 cm3 min-1 a aproximadamente 725 cm3 min-1, o de aproximadamente 660 cm3 min-1 a aproximadamente 705 cm3 min-1.

[0101]En una realización, la opacidad de la muestra de papel (80 gm-2) se mide mediante un espectrofotómetro Elrepho Datacolor 3300 utilizando una longitud de onda apropiada para la medición de la opacidad. El método de ensayo normalizado es el ISO 2471. En primer lugar, se realiza una medición del porcentaje de luz incidente reflejada con una pila de al menos diez hojas de papel sobre una cavidad negra (Rinfinity). A continuación, se sustituye la pila de hojas por una sola hoja de papel y se efectúa una segunda medición del porcentaje de reflectancia de la hoja única sobre la cubierta negra (R). A continuación, se calcula el porcentaje de opacidad a partir de la fórmula: Porcentaje de opacidad = 100 x R/Rinfinity. En ciertas realizaciones, un producto de papel que comprende la celulosa microfibrillada obtenible por el proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento tiene una opacidad que es mayor que la opacidad de un papel comparable que comprende una cantidad equivalente de celulosa microfibrillada, tal como celulosa microfibrillada obtenida por el proceso de molienda descrito en el documento WO-A-2010/131016 , que no ha sido sometido al proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento, por ejemplo, una opacidad que es al menos aproximadamente 0.10 % mayor, o al menos al 0,15 % mayor, o al menos al 0,20 % mayor, o al menos al 0,25 % mayor, o al menos al 0,30 % mayor.

[0102]El producto posterior al tratamiento de alto cizallamiento que contiene celulosa microfibrilada tendrá típicamente una viscosidad mayor que la viscosidad de la celulosa microfibrilada antes del tratamiento de alto cizallamiento. En determinadas realizaciones, el producto de cizallamiento posterior que comprende celulosa microfibrilada y material particulado inorgánico opcional puede tener una viscosidad Brookfield (husillo n° 4, a 10 rpm, y un contenido de fibra del 1,5 % en peso) de al menos unos 2.000 MPa.s, por ejemplo, de aproximadamente 2.500 a aproximadamente 13.000 MPa.s, o de aproximadamente 2.500 a aproximadamente 11.000 MPa.s, o de aproximadamente 3.000 a aproximadamente 9.000 MPa.s, o de aproximadamente 3.000 a aproximadamente 7.000 MPa.s, o de aproximadamente 3.500 a aproximadamente 6.000 MPa.s, o de aproximadamente 4.000 a aproximadamente 6.000 MPa.s. La viscosidad Brookfield se determina según el procedimiento siguiente. Se diluye una muestra de la composición, por ejemplo, el producto post-alta cizalladura, con agua suficiente para obtener un contenido de fibra del 1,5 % en peso. A continuación, se mezcla bien la muestra diluida y se mide su viscosidad con un viscosímetro Brookfield R.V. (husillo n° 4) a 10 rpm. La lectura se realiza transcurridos 15 segundos para permitir que la muestra se estabilice.

[0103]En la Figura 3 se resume un proceso integrado para la preparación de celulosa microfibrilada. El agua (2), la pulpa de fibra (4) y las partículas inorgánicas opcionales (6) se introducen en un recipiente de trituración (8), por ejemplo, un molino de torre o unstirred media detritor,que contiene un medio de trituración adecuado (no mostrado). La pulpa de fibra se tritura en presencia del medio de trituración y de material particulado inorgánico opcional de acuerdo con el proceso descrito a continuación y/o de acuerdo con el proceso para preparar celulosa microfibrilada divulgado en el documento WO-A-2010/131016. La suspensión acuosa resultante, que comprende celulosa microfibrilada (10) y material particulado inorgánico opcional, se introduce en un mezclador de alto cizallamiento en línea (12). La trituradora está equipada con uno o varios tamices de tamaño adecuado (no mostrados) para separar los medios de trituración de la suspensión acuosa que comprende la celulosa microfibrilada y el material particulado inorgánico opcional. Opcionalmente, la suspensión acuosa, o una parte de la misma, puede introducirse en un tanque de mezcla (14) y combinarse con agua adicional (16) para reducir su contenido en sólidos, produciendo una suspensión acuosa de contenido reducido en sólidos (18), y a continuación introducirse en el mezclador de alto cizallamiento en línea (12). Por ejemplo, si el contenido de sólidos de la suspensión acuosa extraída del triturador es superior al 10 % aproximadamente, puede dirigirse al tanque de mezcla para reducir el contenido de sólidos a menos del 10 %. La suspensión acuosa que comprende la celulosa microfibrilada y el material particulado inorgánico opcional se somete a alto cizallamiento en el mezclador de alto cizallamiento en línea. Periódicamente, el producto cizallado (20) puede ser recirculado al tanque de mezclado (14) para ser mezclado y, opcionalmente, diluido. Se extrae un producto final (22) tras el cizallado de la mezcladora de alto cizallamiento en línea (12) y se pasa a una zona de procesamiento posterior (24). La zona de procesado posterior (24) puede comprender medios (no mostrados) para incorporar el producto post-corte en una composición de fabricación de papel, y medios (no mostrados) para fabricar un producto de papel a partir de la composición de fabricación de papel. La zona de procesado posterior (24) también puede comprender medios (no mostrados) para recubrir el producto de papel.

[0104]La celulosa microfibrillada, antes del tratamiento de alto cizallamiento, se prepara en una primera ubicación y se somete a alto cizallamiento en una segunda ubicación separada, por ejemplo, distante, de la primera ubicación. La celulosa microfibrilada preparada en la primera ubicación puede transportarse a la segunda ubicación por carretera, ferrocarril, barco o aire, o por tuberías, o por cualquier combinación de estos medios. En ciertas realizaciones, la celulosa microfibrilada preparada en la primera ubicación se trata para reducir su contenido de agua y, opcionalmente, se combina con otros aditivos, por ejemplo, floculantes, conservantes y/o biocidas, y luego se transporta a la segunda ubicación, donde puede reducirse a un contenido de sólidos adecuado y someterse a un tratamiento de alto cizallamiento. Otros aditivos incluyen, por ejemplo, uno o más floculantes de poliacrilamida catiónicamente modificada de alta masa molecular, y/o uno o más BIT (2-benzoisotiazolina-3-ona), CMIT (5-cloro-2-metil-4-isotiazolin-3-ona) y MIT (metilisotiazolinona) (disponibles en The Dow Chemical Company), biocida DBNPA (disponible en The Dow Chemical Company), peróxido de hidrógeno, glutaraldehído y/o THPS (sulfato de tetraquis(hidroximetil)fosfonio). Pueden añadirse mezclas de BIT, MIT y CMIT, por ejemplo, una mezcla de BIT y MIT, o una mezcla de CMIT y MIT. Para el transporte, la celulosa microfibrilada puede presentarse en forma de producto parcialmente seco o esencialmente seco, tal como se describe en el presente documento. Puede utilizarse cualquier técnica adecuada para eliminar el agua del producto de celulosa microfibrilada, por ejemplo, por gravedad o drenaje asistido por vacío, con o sin prensado, o por prensado, o por evaporación, o por filtración, o por una combinación de estas técnicas. Por ejemplo, en la primera ubicación, el contenido de agua de la celulosa microfibrilada puede reducirse a menos de aproximadamente el 80 % en volumen, o menos de aproximadamente el 70 % en volumen, o menos de aproximadamente el 60 % en volumen, o menos de aproximadamente el 50 % en volumen, o menos de aproximadamente el 40 % en volumen, o menos de aproximadamente el 30 % en volumen, o menos de aproximadamente el 20 % en volumen, o menos del 15 % en volumen aproximadamente, o menos del 10 % en volumen aproximadamente, o menos del 5 % en volumen aproximadamente, o menos del 2 % en volumen aproximadamente, o menos del 1 % en volumen aproximadamente, basado en el volumen total de agua en el producto de celulosa microfibrilada antes de la eliminación del agua, antes de ser transportado a la segunda ubicación. La distancia, determinada por el modo y la ruta de transporte, entre la primera ubicación y la segunda ubicación puede estar comprendida entre unos 100 metros y unos 10.000 km, por ejemplo, entre unos 1 km y unos 7.500 km, o entre unos 1 km y unos 5.000 km, o al menos unos 10 km, o al menos unos 50 km, o al menos unos 100 km, o al menos unos 250 km, o al menos unos 500 km, o al menos unos 750 km, o al menos unos 1.000 km.

Productos de papel y composiciones para la fabricación de papel

[0105]El término "producto de papel", tal como se utiliza en relación con la presente invención, debe entenderse en el sentido de todas las formas de papel, incluido el cartón como, por ejemplo, el cartoncillo blanco y el cartón de revestimiento, el cartoncillo, el cartón, el cartón revestido y similares. Existen numerosos tipos de papel, estucado o sin estucar, que pueden fabricarse según la presente invención, incluido el papel adecuado para libros, revistas, periódicos y similares, y el papel de oficina. El papel puede ser calandrado o supercalandrado según convenga; por ejemplo, el papel de revista supercalandrado para huecograbado e impresión offset puede fabricarse según los presentes métodos. De acuerdo con los presentes métodos, también puede fabricarse papel adecuado para el estucado ligero (LWC), el estucado medio (MWC) o la pigmentación acabada a máquina (MFP). El papel y cartón revestidos con propiedades de barrera adecuadas para el envasado de alimentos y similares también pueden fabricarse de acuerdo con los presentes métodos.

[0106]En ciertas realizaciones, el producto de papel comprende de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 10 % en peso de celulosa microfibrilada que ha sido sometida a alto cizallamiento de acuerdo con los procesos descritos en el presente documento, por ejemplo, de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 8,0 % en peso de celulosa microfibrilada, o de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 7,0 % en peso de celulosa microfibrilada, o de aproximadamente 0,1 a aproximadamente 6,0 % en peso de celulosa microfibrilada, o de aproximadamente 0,25 a aproximadamente 6,0 % en peso de celulosa microfibrilada, o de aproximadamente 0,5 a aproximadamente 6,0 % en peso de celulosa microfibrilada, o de aproximadamente 1,5 a aproximadamente 6,0 % en peso de celulosa microfibrilada.25 % en peso a 6,0 % en peso de celulosa microfibrilada, o de 0,5%en peso a 6,0%en peso de celulosa microfibrilada, o de 1,0%en peso a 6,0%en peso de celulosa microfibrilada, o de 1,5 % en peso a 6,0 % en peso de celulosa microfibrilada. % de celulosa microfibrilada, o de 2,0 a 6,0 % en peso de celulosa microfibrilada, o de 2,5 a 5,5 % en peso de celulosa microfibrilada, o de 2,5 a 5,0 % en peso de celulosa microfibrilada.

[0107]En ciertas realizaciones, el producto de papel comprende de aproximadamente 1 a aproximadamente 50 % en peso de material particulado inorgánico, por ejemplo, de aproximadamente 5 a aproximadamente 45 % en peso de material particulado inorgánico, o de aproximadamente 10 a aproximadamente 45 % en peso de material particulado inorgánico, o de aproximadamente 15 a aproximadamente 45 % en peso de material particulado inorgánico, o de aproximadamente 20 a aproximadamente 45 % en peso de material particulado inorgánico, o de aproximadamente 25 a aproximadamente 45 % en peso de material particulado inorgánico, o de un 30 a un 45 % en peso de material inorgánico en partículas, o de un 35 a un 45 % en peso de material inorgánico en partículas, o de un 20 a un 40 % en peso de material inorgánico en partículas, o de un 30 a un 50 % en peso de material inorgánico en partículas, o de un 30 a un 40 % en peso de material inorgánico en partículas, o de un 40 a un 50 % en peso de material inorgánico en partículas.

[0108]El producto de papel puede comprender otros aditivos opcionales, incluidos, entre otros, dispersante, biocida, auxiliares de suspensión, sal(es) y otros aditivos, por ejemplo, almidón o carboximetilcelulosa o polímeros, que pueden facilitar la interacción de las partículas minerales y las fibras.

[0109]En ciertas realizaciones, el producto de papel tiene una resistencia al estallido del papel que es mejorada en relación con un producto de papel comparable que comprende una cantidad equivalente de celulosa microfibrillada, tal como celulosa microfibrillada obtenida por el proceso de molienda descrito en el documento WO-A-2010/131016 , que no ha sido sometido al proceso de alto cizallamiento descrito en el presente documento.

[0110] En ciertas realizaciones, el producto de papel tiene una resistencia al estallido de al menos aproximadamente 85 según se determina usando un probador de estallido Messemer Buchnel de acuerdo con SCAN P24, por ejemplo, al menos aproximadamente 86, o al menos aproximadamente 87, o al menos aproximadamente 88, o al menos aproximadamente 89, o al menos aproximadamente 90, o al menos aproximadamente 91, o al menos aproximadamente 92, o al menos aproximadamente 93, o al menos aproximadamente 94, o al menos aproximadamente 95.

[0111]También se proporciona una composición de fabricación de papel que puede utilizarse para preparar los productos de papel.

[0112]En un proceso típico de fabricación de papel, una pulpa que contiene celulosa se prepara mediante cualquier tratamiento químico o mecánico adecuado, o una combinación de los mismos, que son bien conocidos en la técnica. La pulpa puede proceder de cualquier fuente adecuada, como madera, hierbas (por ejemplo, caña de azúcar, bambú) o trapos (por ejemplo, residuos textiles, algodón, cáñamo o lino). La pulpa puede blanquearse de acuerdo con procesos bien conocidos por los expertos en la técnica y los procesos adecuados para su uso en la presente invención serán fácilmente evidentes. La pulpa de celulosa blanqueada puede ser batida, refinada, o ambas cosas, hasta alcanzar una drenabilidad predeterminada (denominada en la técnica como norma Canadiense de drenabilidad (CSF) en cm3). A continuación, se prepara una pulpa de papel adecuada a partir de la pulpa blanqueada y batida.

[0113]La composición de fabricación de papel comprende cantidades adecuadas de pulpa, material particulado inorgánico opcional y otros aditivos convencionales opcionales conocidos en la técnica, para obtener a partir de ellos un producto de papel según la invención.

[0114]La composición de fabricación de papel también puede contener una ayuda de retención no iónica, catiónica o aniónica o un sistema de retención de micropartículas en una cantidad comprendida entre aproximadamente el 0,01 y el 2% en peso, basado en el peso del producto de papel. Generalmente, cuanto mayor sea la cantidad de material particulado inorgánico, mayor será la cantidad de ayuda a la retención. También puede contener un agente encolante que puede ser, por ejemplo, un dímero de alquilceteno de cadena larga, una emulsión de cera o un derivado del ácido succínico. La composición de fabricación de papel también puede contener colorante y/o un agente abrillantador óptico. La composición de fabricación de papel también puede comprender coadyuvantes de resistencia en seco y en húmedo como, por ejemplo, almidón o copolímeros de epiclorhidrina.

[0115]En determinadas realizaciones, el producto de papel puede recubrirse con una composición de recubrimiento.

[0116]La composición de revestimiento puede ser una composición que confiera ciertas cualidades al papel, como peso, brillo superficial, suavidad o absorción de tinta reducida. Por ejemplo, puede utilizarse una composición que contenga caolín o carbonato cálcico para recubrir el papel del producto de papel. Una composición de recubrimiento puede incluir aglutinantes, por ejemplo, látex de estireno-butadieno y aglutinantes orgánicos naturales como el almidón. La formulación de recubrimiento también puede contener otros aditivos conocidos para composiciones de recubrimiento. Los aditivos ejemplares se describen en el documento WO-A-2010/131016 desde la página 21, línea 15 hasta la página 24, línea 2.

[0117]En ciertas realizaciones, la composición de recubrimiento puede comprender celulosa microfibrilada obtenida por los procesos descritos en el presente documento, por ejemplo, celulosa microfibrilada obtenible por el proceso según la primera realización de la presente invención y/o celulosa microfibrilada obtenible por los procesos descritos en el documento WO-A-2010/131016.

[0118]Los métodos de recubrimiento de papel y otros materiales en hojas, y los aparatos para llevar a cabo los métodos, están ampliamente publicados y son bien conocidos. Tales métodos y aparatos conocidos pueden utilizarse convenientemente para preparar papel estucado. Por ejemplo, existe una revisión de dichos métodos publicada en Pulp and Paper International, mayo de 1994, página 18y siguientes.Las hojas pueden recubrirse en la máquina formadora de hojas, es decir, "en la máquina", o "fuera de la máquina" en un recubridor o máquina de recubrimiento. El uso de composiciones con alto contenido en sólidos es deseable en el método de recubrimiento porque deja menos agua que evaporar posteriormente. Sin embargo, como es bien sabido en el arte, el nivel de sólidos no debe ser tan alto que se introduzcan problemas de alta viscosidad y nivelación. Los métodos de recubrimiento pueden llevarse a cabo utilizando un aparato que comprenda (i) una aplicación para aplicar la composición de recubrimiento al material a recubrir y (ii) un dispositivo de medición para garantizar que se aplica un nivel correcto de composición de recubrimiento. Cuando se aplica un exceso de composición de recubrimiento al aplicador, el dispositivo de dosificación se encuentra aguas abajo del mismo. Alternativamente, la cantidad correcta de composición de recubrimiento puede aplicarse al aplicador mediante el dispositivo dosificador, por ejemplo, como una prensa de película. En los puntos de aplicación y dosificación del revestimiento, el soporte de la banda de papel va desde un rodillo de soporte, por ejemplo, a través de uno o dos aplicadores, hasta nada (es decir, sólo tensión). El tiempo que el barniz está en contacto con el papel antes de que se elimine finalmente el exceso es el tiempo de permanencia, que puede ser corto, largo o variable.

[0119]El recubrimiento se añade normalmente mediante un cabezal de recubrimiento en una estación de recubrimiento. Según la calidad deseada, las calidades de papel son no estucado, estucado simple, estucado doble e incluso estucado triple. Cuando se proporciona más de una capa, la capa inicial (precapa) puede tener una formulación más económica y, opcionalmente, un pigmento más grueso en la composición del revestimiento. Una barnizadora que aplique barniz en cada cara del papel tendrá dos o cuatro cabezales de barnizado, dependiendo del número de capas de barniz que se apliquen en cada cara. La mayoría de los cabezales de recubrimiento recubren sólo una cara a la vez, pero algunos recubridores de rodillos (por ejemplo, prensas de película, rodillos de compuerta y prensas de tamaño) recubren ambas caras en una sola pasada.

[0120]Ejemplos de recubridores conocidos que pueden emplearse incluyen, sin limitación, recubridores de cuchilla de aire, recubridores de cuchilla, recubridores de varilla, recubridores de barra, recubridores multicabezal, recubridores de rodillo, recubridores de rodillo o cuchilla, recubridores fundidos, recubridores de laboratorio, recubridores de huecograbado, kisscoaters, sistemas de aplicación líquida, recubridores de rodillo inverso, recubridores de cortina, recubridores de pulverización y recubridores de extrusión.

[0121]Puede añadirse agua a los sólidos que componen la composición de recubrimiento para obtener una concentración de sólidos que sea preferiblemente tal que, cuando la composición se recubra sobre una lámina hasta un peso de recubrimiento objetivo deseado, la composición tenga una reología que sea adecuada para permitir que la composición se recubra con una presión (es decir, una presión de lámina) de entre 1 y 1,5 bares.

[0122]El calandrado es un proceso bien conocido en el que se mejora la lisura y el brillo del papel y se reduce su volumen haciendo pasar una hoja de papel estucado entre los dientes o rodillos de la calandra una o más veces. Normalmente, se emplean rodillos recubiertos de elastómero para prensar composiciones con alto contenido en sólidos. Puede aplicarse una temperatura elevada. Pueden aplicarse una o más (por ejemplo, hasta aproximadamente 12, o a veces más) pasadas por los pezones. El supercalandrado es una operación de acabado del papel que consiste en un grado adicional de calandrado. Al igual que el calendario, el supercalendario es un proceso bien conocido. El supercalandrado confiere al producto de papel un acabado de alto brillo; el grado de supercalandrado determina el grado de brillo. Una máquina supercalandradora típica consta de una pila vertical alternada de rodillos duros de acero pulido y rodillos blandos de algodón (u otro material elástico), por ejemplo, rodillos recubiertos de elastómero. El rodillo duro se presiona fuertemente contra el rodillo blando, comprimiendo el material. A medida que la banda de papel pasa a través de este nip, la fuerza generada cuando el rodillo blando lucha por volver a sus dimensiones originales "pule" el papel, generando el brillo adicional y el acabado tipo esmalte típicos del papel supercalandrado.

[0123]Las etapas en la formación de un producto final de papel a partir de una composición de fabricación de papel son convencionales y bien conocidos en la técnica y generalmente comprenden la formación de hojas de papel que tienen un peso base objetivo, dependiendo del tipo de papel que se está haciendo.

EJEMPLOS

Materiales

[0124]

Pulpa de madera: Pulpa kraft de madera blanda blanqueada del norte (Botnia RM90 de MetsaBotnia, en remojo durante 4 horas)

Partículas inorgánicas:

(1) carbonato cálcico molido con una distribución granulométrica tal que aproximadamente el 60 % en peso de las partículas tienen una d.e.s. inferior a 2 pm

(2 ) partículas de caolín que tengan una distribución granulométrica tal que aproximadamente el 50 % en peso de las partículas tengan una D.E.S. inferior a 2 pm

Aparatos y procedimientos experimentales

- producción de molinos de torre

[0125]El molino de torre utilizado fue un molino vertical de 15 kW compuesto por una columna vertical con un diámetro interior de 250 mm y un eje impulsor vertical con una sección transversal circular y un diámetro de 220 cm. El pienso, que consistía en un 6,4% de partículas inorgánicas (1) o (2) y un 1,6% de contenido en fibra (correspondiente al peso seco total de fibra en la pulpa de madera), se preparó en un tanque de mezcla antes del proceso de trituración. El proceso de molienda se realizó a 500 rpm de velocidad del eje, utilizando bolas de molienda de zirconia de 3 mm y alimentando la mezcla de pulpa y carga por la parte inferior del molino. Las muestras se trituraron con un aporte de energía comprendido entre 0 y 5000 kWh/t de fibra ajustando el federado de la mezcla de pulpa.

- Producción de trituradoras SMD(Stirred Media Detritor)

[0126]La trituradora SMD utilizada era un desterronador con criba de fondo de 185 kW. Los impulsores tienen una sección transversal cilíndrica.

[0127]Para cada experimento, la trituradora se cargó con medios de molienda, pulpa, partículas inorgánicas (1) y agua. La molienda se detenía cuando alcanzaba un punto de ajuste de energía predeterminado. Para recoger el producto, se añadía agua a la trituradora para diluirlo antes de verterlo en los tanques de almacenamiento.

[0128]El producto diluido se almacenó en tanques de almacenamiento para permitir el espesamiento por gravedad durante aproximadamente 1-2 días. A continuación, se eliminó el sobrenadante claro, de modo que el producto final tenía un contenido total de sólidos de ~8,0 %.

- Producción de torta con alto contenido en sólidos

[0129]Para la preparación de muestras de torta con alto contenido en sólidos, el producto diluido antes de la etapa de espesamiento por gravedad se deshidrató utilizando un decantador centrífugo a escala de laboratorio (Sharples P600). Antes de la etapa de deshidratación, la centrifugadora se configuró ajustando la profundidad del estanque a un valor medio y limitando la velocidad diferencial (diferencia entre la velocidad de la cuba y la de la espiral). Esta velocidad diferencial se fijó en 10 rpm manteniendo una velocidad máxima de la cuba de 2.500 rpm.

- Tratamiento de alto cizallamiento en línea

[0130]Para cada experimento, se midieron aproximadamente 100 L de 8% de sólidos (se añadió agua si los sólidos eran >8%) de producto molido en un tanque de mezclado y se mezcló homogéneamente durante al menos 1 minuto. A continuación, el producto mezclado se hacía pasar por un mezclador Silverson en línea, donde tenía lugar la acción de alto cizallamiento, y se reciclaba de nuevo al tanque de mezcla. El producto se hizo recircular a flujo constante y se recogieron 500 ml de muestra de la válvula de drenaje en un intervalo de tiempo de 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60 y 90 minutos. El aporte de energía, E, por el mezclador Silverson se calculó como,

_P

E ~ M F C

donde E es el aporte total de energía por tonelada de fibra (kWh/t), P es el aporte total de energía (kWh) y MFC es el peso total de fibra en el producto (tonelada).

- Prueba de viscosidad

[0131]Las muestras del producto de molienda se diluyeron con agua suficiente para obtener un contenido de fibra del 1,5 % en peso. Las muestras diluidas se mezclaron bien y se midió su viscosidad utilizando un viscosímetro Brookfield R.V. (Spindle n° 4) a 10 rpm. Para cada muestra, la lectura se tomó después de 15 segundos para permitir que se estabilizara. - Medición de la distribución granulométrica

[0132]Antes de la prueba, se mezcló una solución dispersante en la muestra (5 ml de poliacrilato de sodio al 1,5 % por 3 g de producto seco) y se completó la mezcla hasta 80 ml con agua desionizada. A continuación, se midió la distribución del tamaño de las partículas de todas las muestras utilizando un MasterSizer 'S' (Malvern, Reino Unido).

- Prueba rápida de la hoja de manos

[0133]Los productos preparados según los procedimientos anteriores se evaluaron como cargas en hojas de manos. Generalmente, un lote de pulpa química blanqueada compuesto por 70 partes de eucalipto y 30 partes de pulpa de madera blanda blanqueada del norte se batía en una batidora de valle para obtener una LCR de 520 cm3. Tras la desintegración y la dilución hasta alcanzar un espesor del 2%, la fibra se diluyó hasta alcanzar una consistencia del 0,3% en peso para la fabricación de láminas.

[0134]La suspensión de carga (que comprende la celulosa microfibrilada post-cortada y las partículas inorgánicas) se añadió junto con la ayuda de retención (Ciba, Percol 292, 0,02% en peso en fibra). Las hojas de manos se fabricaron con un peso base de 80 girr2 utilizando un molde británico para hojas de manos según métodos estándar (por ejemplo, SCAN C 26:76 (M 5:76). Se prepararon láminas con aproximadamente 15 y 25 partes de carga de partículas inorgánicas y el valor de resistencia a la rotura con un 20% de carga de partículas inorgánicas se interpoló a partir de estos datos. El estallido al 20% de carga se expresó como porcentaje del valor sin carga.

[0135]La resistencia al estallido del papel se determinó utilizando un probador de estallido Messemer Buchnel según SCAN P24.

Experimento 1 - Muestra SMD

[0136]El producto molido SMD para el Experimento 1 consistió en un total de sólidos del 10 % y un contenido de sólidos de fibra del 2 %.

[0137]A continuación, el producto triturado SMD se sometió a un tratamiento de alto cizallamiento con una entrada de energía en un intervalo de 0-1000 kWh/t de fibra. Los resultados se resumen en la Tabla 1.

Tabla 1

[0138]"SMD/20", por ejemplo, significa el producto triturado SMD que se retira del tratamiento de alto cizallamiento en línea en un intervalo de tiempo de 20 minutos.

[0139]La resistencia al estallido sigue una tendencia creciente cuando aumenta la energía de entrada específica durante el tratamiento de alto cizallamiento.

[0140]Por ejemplo, la resistencia a la rotura de la muestra presenta una mejora de hasta el 11 % en comparación con la muestra no tratada a 1000 kWh/t de fibra. En otras palabras, los atributos de mejora de la resistencia al estallido del papel de la celulosa microfibrilada post-corte alto mejoran hasta un 11 %.

Experimento 2-Muestra de "alto contenido en sólidos" SMD

[0141]Los sólidos totales del producto de molienda SMD decantado fueron del 30 % y los sólidos de fibra fueron del 6 %.

[0142]Antes del tratamiento de alto cizallamiento, la torta de alto contenido en sólidos se redujo al 8,5% de sólidos mezclándola con agua en un tanque de mezcla.

[0143]El producto molido se trató con cizalla alta a una entrada de energía en un intervalo de 0-3000 kWh/t de fibra. Los resultados se resumen en la Tabla 2.

Tabla 2.

[0144]De nuevo, la resistencia al estallido de las muestras tratadas con alto cizallamiento aumenta con el incremento de la entrada de energía.

Experimento 3-Muestra de molino de torre

[0145]El producto del molino de torre tenía un contenido total de sólidos del 8 % y el contenido de fibra era del 1,6 %.

[0146]El producto del molino de torre se sometió a un tratamiento de alto cizallamiento con un aporte de energía comprendido entre 0 y 2500 kWh/t de fibra. Los resultados se resumen en la Tabla 3.

Tabla 3.

[0147]La resistencia al estallido del papel de las muestras tratadas con alto cizallamiento aumenta a medida que aumenta la energía específica de entrada.

Experimento 4-Muestra de molino de torre-mayor aporte de energía

[0148]El producto del molino de torre tenía un contenido total de sólidos del 8 % y el contenido de fibra era del 1,6 %.

[0149]El producto del molino de torre se sometió a un tratamiento de alto cizallamiento con un aporte de energía comprendido entre 0 y 4000 kWh/t de fibra. Los resultados se resumen en la Tabla 4.

Tabla 4.

[0150]La resistencia al estallido del papel de las muestras tratadas con alto cizallamiento aumenta a medida que aumenta la energía específica de entrada.

Experimento 5-Muestra de molino de torre-partículas inorgánicas (2)

[0151]El producto del molino de torre tenía un contenido total de sólidos del 8 % y el contenido de fibra era del 1,6 %.

[0152]El producto del molino de torre se sometió a un tratamiento de alto cizallamiento con un aporte de energía comprendido entre 0 y 3250 kWh/t de fibra. Los resultados se resumen en la Tabla 5.

Tabla 5.

[0153]La resistencia al estallido del papel de las muestras tratadas con alto cizallamiento aumenta a medida que aumenta la energía específica de entrada.

Ejemplo 6

[0154]Se preparó un lote de celulosa microfibrillada co-molida y carga de carbonato cálcico molido de acuerdo con los procedimientos descritos anteriormente (utilizando un SMD). Una parte del material molido conjuntamente se sometió a un tratamiento de alto cizallamiento; aproximadamente 100 L de 8% de sólidos (se añadió agua si los sólidos eran >8%) de producto molido se midieron en un tanque de mezcla y se mezclaron homogéneamente durante al menos 1 minuto. A continuación, el producto mezclado pasaba por una mezcladora Silverson en línea, donde tenía lugar la acción de alto cizallamiento.

[0155]Las propiedades del material co-molido tal como se preparó y del material tratado con alto cizallamiento se resumen en la Tabla 6.

Tabla G.

Fabricación de papel

[0156] Se preparó una mezcla de 70% en peso de pulpa de eucalipto y 30% de pulpa kraft de madera blanda Botnia RMA 90 a 3% de sólidos en agua utilizando un hidrapúlper a escala piloto y se refinó a una drenabilidad de 30° SR utilizando un refinador a escala piloto.

[0157] Esta mezcla de pulpa se utilizó para fabricar una bobina continua de papel utilizando una máquina Fourdrinier a escala piloto que funcionaba a 12 m min-1. El gramaje objetivo del papel era de 80 ± 5 gm-2 El agua de drenaje de la máquina de papel se recirculó para garantizar la retención completa de todos los componentes añadidos.

[0158] Se realizaron mezclas de cada muestra con carbonato cálcico molido adicional (del tipo descrito anteriormente) utilizando un mezclador de bajo cizallamiento con el fin de proporcionar una gama de cuatro niveles POP (Porcentaje De Pulpa - porcentaje del peso seco de la carga que es pulpa) de 3, 5, 7 y 9 % para cada carga. A continuación, se mezclaron con la pulpa previamente preparada en la máquina de papel para fabricar hojas de papel con un llenado de carga del 30% y una gama de valores de m Fc del 1 al 3% en la hoja acabada. También se preparó papel con una carga GCC de control (es decir, el carbonato cálcico descrito anteriormente) con una carga de carga GCC del 20% sin celulosa microfibrilada. Se añadió un auxiliar de retención polimérico catiónico (Percol E622, BASF) en dosis de 200 g t-1 y 250 g t-1. El papel se secó utilizando cilindros calentados.

Propiedades del papel

[0159] Las hojas del papel acabado se acondicionaron en una atmósfera controlada (23°C y 50% HR) durante la noche antes de realizar las pruebas siguientes:

Resistencia del papel (estallido, tracción MD, desgarro CD, adhesión Scott)

Porosidad (Bendtsen)

Suavidad (Bendtsen)

Opacidad

[0160] Cada prueba se realizó de acuerdo con la metodología descrita anteriormente.

[0161] Los resultados se trazaron para una carga mineral del 30% y se interpolaron a un nivel de MFC del 2% en la hoja. Se compararon con la carga de control al 20% de carga. La Tabla 7 resume los resultados.

Tabla 7.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para producir celulosa microfibrillada con atributos mejorados de resistencia al estallido del papel para la producción de un producto de papel, que comprende:

(a) transformar en un primer lugar una composición acuosa de celulosa microfibrilada en un primer producto transformado de celulosa microfibrilada,caracterizado poruna pendiente de fibra de 20 a 50, y/o ii) un d50 de fibra de al menos aproximadamente 50 pm

(b) deshidratar la primera celulosa microfibrillada procesada;

(d) procesar adicionalmente en la segunda ubicación la celulosa microfibrilada procesada en primer lugar, y el material inorgánico en partículas opcional, sometiendo una suspensión acuosa que comprende la celulosa microfibrilada y el material inorgánico en partículas opcional a un alto cizallamiento, en el que el alto cizallamiento se genera, al menos en parte, mediante un elemento de cizallamiento móvil, para mejorar los atributos de la celulosa microfibrilada para la producción de papel, y en el que el término "alto cizallamiento" significa una velocidad de cizallamiento de aproximadamente 20.000 s-1 a aproximadamente 120.000 s-1;

2. Un método según la reivindicación 1, en el que la etapa de deshidratación (b) comprende una o más etapas de eliminación de agua seleccionadas entre gravedad; drenaje asistido por vacío, con o sin prensado; prensado; evaporación; filtración, o mediante una combinación de estas etapas.

3. Un método según la reivindicación 1 o 2, en el que la celulosa microfibrilada deshidratada y, opcionalmente, el material particulado inorgánico, se combinan con uno o más aditivos seleccionados entre floculantes, conservantes y biocidas.

4. Un método según la reivindicación 3, en el que uno o más aditivos se seleccionan entre uno o más floculantes de poliacrilamida catiónicamente modificada de alta masa molecular, y/o uno o más BIT (2-Benzoisotiazolina-3-ona), CMIT (5-cloro-2-metil-4-isotiazolin-3-ona) y MIT (metilisotiazolinona), biocida DBNPA, peróxido de hidrógeno, glutaraldehído y/o THPS (sulfato de tetraquis(hidroximetil)fosfonio), o combinaciones de los mismos.

5. Un método según cualquier reivindicación precedente, en el que la primera celulosa microfibrillada procesada, y opcionalmente el material particulado inorgánico, puede estar en forma de un producto parcialmente seco o esencialmente seco.

6. Un método según la reivindicación 5, en el que la celulosa microfibrilada sometida a alto cizallamiento, y material particulado inorgánico opcional, se trata para eliminar al menos el 50% en volumen de agua en la etapa (b), preferiblemente al menos el 60% en volumen, más preferiblemente al menos el 70% en volumen, más preferiblemente al menos el 80% en volumen, y especialmente preferiblemente, al menos el 90% en volumen, por ejemplo al menos aproximadamente el 100% en volumen de agua en producto de la etapa (b).

7. Un método según la reivindicación 5, en el que el contenido de agua de la celulosa microfibrilada procesada en primer lugar, y opcionalmente el material inorgánico en partículas, se reduce a menos del 10% en volumen, preferiblemente a menos del 5% en volumen, más preferiblemente a menos del 2% en volumen, o más preferiblemente a menos del 1% en volumen, basándose en el volumen total de agua en la celulosa microfibrilada, y opcionalmente el material inorgánico en partículas, antes de ser transportado a la segunda ubicación.

8. Un método según cualquier reivindicación precedente en el que la celulosa microfibrilada sometida a alto cizallamiento, y opcionalmente material particulado inorgánico, puede incorporarse a composiciones de fabricación de papel y productos de papel.

9. Un método según la reivindicación 1, en el que el producto de papel fabricado a partir de la celulosa microfibrilada, y opcionalmente materia particulada inorgánica, del proceso presenta adicionalmente (i) un índice de estallido mejorado, (ii) una resistencia a la tracción mejorada, (iii) una resistencia al desgarro mejorada, (iv) una resistencia en dirección z mejorada, (v) una porosidad reducida, (vi) una suavidad mejorada, (vii) una opacidad mejorada, o cualquier combinación de las mismas.

10. Un método según cualquier reivindicación anterior, en el que, cuando está presente, el material inorgánico en partículas es (i) carbonato cálcico, opcionalmente en el que al menos aproximadamente el 50 % en peso del carbonato cálcico tiene una densidad aparente inferior a aproximadamente 2 |jm, o (ii) caolín, opcionalmente en el que al menos aproximadamente el 50 % en peso del caolín tiene una densidad aparente inferior a aproximadamente 2 jm .

11. Un método según cualquier reivindicación precedente, en el que el dso de fibra de la celulosa microfibrilada se reduce, tras el cizallamiento elevado, por ejemplo, en al menos aproximadamente un 1 %, o al menos aproximadamente un 5 %, o al menos aproximadamente un 10 %, o al menos aproximadamente un 50 %.

12. Un método según cualquier reivindicación precedente, en el que la suspensión acuosa que comprende la celulosa microfibrilada se agita en un tanque de mezclado antes del alto cizallamiento y/o durante el proceso.