BR112015000335B1

BR112015000335B1 - Processo para a produção de partículas compreendendo carbonato de cálcio de superfície modificada esférico conformado em bola, pasta fluida aquosa de mineral, pó mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada, uso de pó mineral, e, papel, papel de seda, papel de fotografia digital,tintas, revestimentos, adesivos, plásticos, ou agente de tratamento de águas residuais

Info

Publication number: BR112015000335B1
Application number: BR112015000335-4A
Authority: BR
Inventors: Joachim Schoelkopf; Daniel Edward Gerard; Patrick Arthur Charles Gane; Fritz Lehner; Dennis Werner
Original assignee: Omya International Ag
Priority date: 2012-07-13
Filing date: 2013-07-10
Publication date: 2021-08-17
Also published as: PH12014502838A1; HUE029716T2; SI2872569T1; JP6196670B2; BR112015000335A2; AU2013288800B2; TW201420689A; TR201901038T4; CA2877047C; EP2684916B1; PL2684916T3; KR101740832B1; HRP20160848T1; KR20150034756A; PT2872569T; EP2872569A1; UY34903A; SI2684916T1; US9637637B2; CN104520385A

Abstract

processo para a produção de partículas compreendendo carbonato de cálcio de superfície modificada esférico conformado em bola, pasta fluida aquosa de mineral, mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada, uso de mineral, e, papel, papel de seda, papel de fotografia digital, tintas, revestimentos, adesivos, plásticos, ou agente de tratamento de águas residuais a presente invenção refere -se aos minerais compreendendo carbonato de cálcio esférico de superfície modificada e esférica conformado em bola, o processo para a preparação de tais minerais compreendendo carbonato de cálcio esférico de superfície modificada esférica conformado em bola, e os seus usos.

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção refere-se com minerais contendo carbonato de cálcio, e em particular a partículas de mineral compreendendo carbonato de cálcio esférico de superfície modificada esférica conformado em bola com um diâmetro do tamanho de partícula médio acima de 1 μm, e o seu uso. Um uso particular está em tintas e revestimentos, fornecendo um efeito matificante da superfície da tinta e revestimento, enquanto, ao mesmo tempo, fornece uma superfície lisa de tinta ou revestimento.

Fundamentos da Invenção

[002] A presente invenção é direcionada aos minerais contendo carbonato de cálcio modificado e seu uso, por exemplo, em tintas e revestimentos em baixa dose, e mais particularmente a um mineral contendo carbonato de cálcio modificado fornecendo um efeito matificante em tintas e revestimentos, enquanto que, ao mesmo tempo, fornecendo uma película de tinta ou revestimento lisa.

[003] Hoje efeitos matificantes podem ser obtidos por diferentes meios contanto que eles forneçam uma microaspereza da superfície da película de tinta ou revestimento, em que a luz incidente é espalhada em uma forma que resulta na superfície matificada. A física por trás disso é conhecida. As condições para a obtenção de um efeito perfeitamente matificante sem restaurar para absorção completa de luz são para espalhar a luz de entrada para longe do ângulo de reflexão especular. Isso significa o espalhamento da luz direcionada que ilumina o substrato causando espalhamento difuso.

[004] Nas indústrias de tinta e revestimento uma variedade de tais agentes matificantes são conhecidos e misturados nas tintas e revestimentos, tais como sílica, ceras, materiais orgânicos e até mesmo cargas são adicionados para formar uma superfície microáspera após o processo de secagem da tinta ou revestimento. É reconhecido como uma regra geral que quanto maior for a dose do agente matificante em uma tinta ou o revestimento, mais forte o efeito matificante. Em contraste, produtos com tamanhos de partícula maiores são mais fortes na eficiência matificante, mas a superfície da película de tinta ou de revestimento resultante não é tão lisa. Agentes matificantes com distribuição do tamanho de partícula médio menor não fornecem efeito matificante suficiente, mas fornecem uma superfície de tinta ou revestimento mais lisa.

[005] Pedido de patente japonês JP-A-2003147275 descreve uma composição de material de revestimento compreendendo um componente aglutinante e um carbonato de cálcio tratado com ácido fosfórico. Dito material de revestimento fornece uma superfície mate considerando que o carbonato de cálcio tratado tem um diâmetro de partícula médio de menos de 10 μm, uma área superficial específica BET de 70 a 100 m2/g e absorção de óleo de 130 a 20 ml/100g.

[006] WO 2006/105189 A1 refere-se a composições e minerais particulados agregados que compreendem carbonato de cálcio agregado. Ditos grânulos de carbonato de cálcio agregados secos têm um tamanho de partícula agregado médio ponderal d50 de pelo menos 5 μm e mesmo um tamanho de pelo menos 100 μm. Ditos grânulos de carbonato de cálcio agregado são feitos em papel, tinta, revestimentos ou cerâmica.

[007] US 5.634.968 refere-se a cargas minerais contendo carbonato, mais particularmente para uso como agentes matificantes. Ditos materiais minerais são carbonatos naturais e/ou de cálcio precipitados com um d50 de 9,6-20,5 μm, em que são os carbonatos de cálcio naturais moídos são preferidos.

[008] US 5.531.821 e US 5.584.923 descrevem e reivindicam carbonatos de cálcio resistentes ao ácido feitos de uma mistura de carbonato de cálcio com sais aniônicos e sais catiônicos. Dito carbonato de cálcio resistente ao ácido está sendo utilizado em processos de produção de papel de neutros a fracamente ácidos.

[009] US 6.666.953 revela um pigmento de carga contendo carbonato natural que é tratado com um ou mais fornecedores de íons de H3O+ médio-fortes a fortes e CO2 gasoso.

[0010] US 2008/0022901 refere-se a pigmentos minerais que contêm um produto seco formado no local pela múltipla reação entre um carbonato de cálcio e o produto ou produtos da reação de dito carbonato com um ou mais doadores de íon de H3O+ moderadamente fortes a fortes e o produto ou produtos de reação do dito carbonato de cálcio com CO2 gasoso formado no local e/ou proveniente de uma fonte externa e um ou mais compostos de fórmula R-X.

[0011] EP 2.264.109 A1 e EP 2.264.108 A1 revelam um processo para a preparação de um carbonato de cálcio reagido de superfície e o seu uso assim como um processo para preparar um carbonato de cálcio reagido de superfície implementando o ácido fraco, produtos resultantes e seus usos. Descrição da Invenção

[0012] A presente invenção refere-se a um mineral compreendendo carbonato de cálcio de superfície modificada de forma esférica e seu uso. Particularmente eles são utilizados nas tintas ou revestimentos, fornecendo um efeito matificante e uma superfície de tinta ou revestimento lisa em baixa dosagem. Mineral compreendendo carbonato de cálcio de superfície modificada pode ser obtido pelos processos como descritos na técnica anterior.

[0013] O processo para produzir as partículas compreendendo carbonato de cálcio de superfície modificada em forma esférica compreende basicamente as etapas de: a) fornecer pelo menos uma pasta fluida mineral contendo carbonato de cálcio aquoso; b) fornecer pelo menos um ácido solúvel em água; c) opcionalmente fornecer ainda CO2 gasoso via uma rota externa; d) contactar dita pasta fluida mineral contendo carbonato de cálcio aquoso da etapa a) com o dito ácido da etapa b) e com o dito CO2 gerado no local e/ou fornecido externamente da etapa c) sob condições de agitação. e) opcionalmente desidratar a pasta fluida aquosa.

[0014] O mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola obtido por tal um processo tem uma área de superfície específica BET superior a 15 m2/g, e de preferência de cerca de 20 m2/g a cerca de 200 m2/g, mais preferivelmente de cerca de 30 m2/g a cerca de 150 m2/g, ainda mais preferivelmente de cerca de 40 m2/g a cerca de 100 m2/g, e um diâmetro médio do grão de cerca de 4 μm a cerca de 100 μm, de preferência de cerca de 5 μm a cerca de 75 μm , mais preferivelmente de cerca de 1 μm a cerca de 50 μm, ainda mais preferivelmente de cerca de 15 μm a cerca de 30 μm.

[0015] Dentro do contexto da presente invenção, conformado em esfera significa que a aparência do mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em esfera é globular ou conformado em bola.

[0016] Além disso, mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola tem uma distribuição de tamanho de partícula pequena d98/d50, de preferência menor do que 3, mais preferivelmente menor do que 2,5, de preferência, em uma faixa de 1,4 a 2,9.

[0017] Estas propriedades específicas são particularmente obtidas quando pelo menos uma pasta fluida mineral contendo de carbonato de cálcio aquoso tem um teor de sólidos de mais de 4% em peso, de preferência de 5% em peso a cerca de 20%em peso, mais preferivelmente de cerca de 7% em peso a cerca de 10% em peso, baseado no peso da pasta fluida. Teor de sólidos mais baixo, tais como abaixo de 4% em peso ou teor de sólidos mais alto, tal como acima de 20% em peso poderia ser usado também.

[0018] É preferido que o mineral contendo carbonato de cálcio seja selecionado do grupo consistindo de mármore, giz, calcário, calcita, dolomita e carbonato de cálcio precipitado (PCC), e misturas dos mesmos. PCC é por vezes também dito como o carbonato de cálcio sintético. Dito mineral contendo carbonato de cálcio são basicamente fornecidos em um sistema aquoso. Dito sistema aquoso frequentemente sendo uma pasta fluida.

[0019] A "pasta fluida" na acepção da presente invenção é uma pasta fluida (compreendendo essencialmente sólidos insolúveis e água e opcionalmente outros aditivos) e, geralmente, tem uma densidade maior do que a do líquido sem os sólidos a partir da qual ela é formada.

[0020] De acordo com a presente invenção o mineral contendo carbonato de cálcio compreende geralmente ou mármore moído, giz, calcário, calcita, dolomita ou misturas dos mesmos, mas abrange também o carbonato de cálcio precipitado (PCC), que também é conhecido como carbonato de cálcio sintético como material de partida.

[0021] Vantajosamente, o mineral contendo carbonato de cálcio presente na pasta fluida tem um diâmetro de partícula médio em peso de 0,01 μm a 10 μm, de preferência de 0,2 μm a 2 μm, mais preferivelmente de 0,5 μm a 1 μm, como medido por Sedigraph.

[0022] A pasta fluida no processo da presente invenção pode ser estabilizada ou não. No caso de a pasta fluida ser estabilizada, dispersantes convencionais conhecidos pela pessoa versada podem ser utilizados. Um dispersante preferido é ácido poliacrílico, ou outras formas parcialmente ou totalmente neutralizadas como poliacrilato de sódio.

[0023] O pelo menos um ácido solúvel em água fornecido na etapa b) pode ser escolhido de ácidos como descrito em EP 2.264.109 A1 e/ou EP 2. 264.108 A1. Um exemplo de tal ácido é o ácido fosfórico ou ácido sulfúrico.

[0024] O pelo menos um ácido solúvel em água fornecido na etapa b) é doseado em uma quantidade molar em relação ao número de moles de mineral contendo carbonato de cálcio na faixa de 0,01 mol/mol a cerca de 1 mol/mol. Preferivelmente de 0,1 a 0,6 mol/mol.

[0025] O pelo menos um ácido solúvel em água fornecido na etapa b) é adicionado em uma ou mais etapas, de preferência, em uma etapa para dita pasta fluida mineral contendo carbonato de cálcio aquoso.

[0026] A adição de uma ou mais etapas também pode ser executada ao longo de um período de tempo definido, tal como um período de tempo de 5 minutos, 10 minutos, 20 minutos, 30 minutos, 60 minutos ou mais, tal como 120 minutos ou 180 minutos. Quando a adição é feita ao longo de um determinado período de tempo, a adição pode ser feita de forma contínua ou descontínua, por exemplo, a adição de 30% da dose durante 10 minutos seria, portanto 3% da dose por minuto.

[0027] Opcionalmente, após a adição de pelo menos um ácido solúvel em água na etapa b) CO2 gasoso pode ser fornecido com a pasta fluida através de uma rota externa. Tal adição de CO2 gasoso é conhecido por uma pessoa versada. No entanto CO2 pode ser gerado no local também quando o mineral contendo carbonato está reagindo com íons de H3O+. Por conseguinte, a origem de CO2 pode ser ou no local ou fornecida externamente ou mesmo uma combinação dos mesmos.

[0028] Independentemente da adição opcional de CO2 gasoso à pasta fluida, o processo da presente invenção compreende ainda a etapa e) que está contactando dita pasta fluida mineral contendo carbonato de cálcio aquoso, da etapa a) com dito ácido da etapa b) e com o dito CO2 gerado no local ou externamente fornecido ou uma combinação dos mesmos da etapa d), dito contato sendo feito sob condições de agitação ou mistura.

[0029] O processo pode ainda compreender a etapa c), em que um agente de processamento é fornecido antes, durante ou depois de pelo menos uma pasta fluida mineral contendo carbonato de cálcio aquoso da etapa a) ser contactada com o dito pelo menos um ácido solúvel em água da etapa b) e com dito CO2 gerado no local ou externamente fornecido ou uma combinação dos mesmos da etapa d).

[0030] De preferência, o agente de processamento é fornecido antes e/ou durante pelo menos da etapa a) ser contactada com dito pelo menos um ácido solúvel em água da etapa b) e com dito CO2 gerado no local ou externamente fornecido ou uma combinação dos mesmos da etapa d).

[0031] Assim ainda em modalidade particular do processo como aqui descrito, o agente de processamento é adicionado antes da adição do ácido solúvel em água da etapa b), seguido das etapas c), d) e e).

[0032] Ainda em outra modalidade do processo como aqui descrito, o agente de processamento é adicionado durante a adição do ácido solúvel em água da etapa b), seguido das etapas c), d) e e).

[0033] E ainda em outra modalidade do processo como aqui descrito, o agente de processamento é adicionado após a adição do ácido solúvel em água da etapa b), seguido das etapas c), d) e e).

[0034] De preferência, o agente de processamento é adicionado antes e/ou durante a adição do ácido solúvel em água da etapa b), seguido das etapas c), d) e e).

[0035] Dito pelo menos um agente de processamento pode ser de preferência selecionado do grupo que compreende sulfato ferroso, sulfato férrico, cloreto ferroso, cloreto férrico, sulfato de alumínio, e/ou suas formas hidratadas, silicatos, polímeros catiônicos solúveis em água, polímeros anfotéricos solúveis em água, polímeros não iônicos solúveis em água e suas combinações assim como sementes de carbonato de cálcio precipitado (PCC), carbonato de cálcio reagido de superfície da técnica anterior ou mineral compreendendo carbonato de cálcio reagido de superfície conformado em bola obtido pelo processo da presente invenção.

[0036] Sem estar ligado a qualquer teoria, os inventores acreditam que pelo menos um agente de processamento funciona como um agente coagulante que promove a reunião das partículas minerais contendo carbonato de cálcio as quais sob exposição aos produtos químicos mencionados no processo fornecem as partículas contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola.

[0037] As condições de reação do processo como aqui descritas ocorrem em um meio aquoso em uma faixa de temperatura acima e incluindo 10°C, tal como de cerca de 25°C a cerca de 95°C, de preferência em uma faixa de cerca de 30°C a cerca de 80°C, mais preferivelmente de cerca de 50°C a cerca de 75°C.

[0038] O agente de processamento é dosado em uma ou mais etapas, de preferência em uma etapa para a dita pasta fluida mineral contendo carbonato de cálcio aquoso antes, durante ou após a adição de pelo menos um ácido solúvel em água da etapa b). O agente de processamento é adicionado em quantidades de até 8% em peso baseado em peso seco da pasta fluida. De preferência, o agente de processamento é adicionado em quantidades de 0,01% em peso a cerca de 5% em peso, mais preferivelmente de cerca de 0,05% em peso a cerca de 4% em peso, ainda mais preferivelmente de cerca de 0,4% em peso a cerca de 3% em peso, baseado no peso seco da pasta fluida.

[0039] Em uma modalidade particular, o agente de processamento é sulfato de alumínio. Em outra modalidade particular, o agente de processamento é sulfato de alumínio na sua forma hidratada. Na modalidade preferida, o agente de processamento é sulfato de alumínio hexadecahidratado.

[0040] Ainda em uma outra modalidade, o teor do sulfato de alumínio no processo como aqui descrito é de até 4% em peso com base no peso da pasta fluida seca, preferivelmente, na faixa de cerca de 0,1% em peso a cerca de 2% em peso, mais preferivelmente de cerca de 0,2% em peso a cerca de 1% em peso, com base na pasta fluida seca. Tem de ser considerado que o teor de sulfato de alumínio é crucial, assim, a dosagem do hidrato exige a adaptação correspondente para atingir a quantidade desejada.

[0041] Depois de misturar a pasta fluida pode ser desidratada em uma etapa opcional e), por qualquer tipo de métodos térmicos e/ou mecânicos conhecidos pela pessoa versada.

[0042] A pasta fluida aquosa assim obtida pode ser ainda tratada tal como secagem da pasta fluida aquosa, de modo a obter um mineral compreendendo carbonato de cálcio de superfície modificada seco em forma esférica ou de bola. O método de secagem aplicado para a obtenção de mineral compreendendo carbonato de cálcio de superfície modificada seco em forma esférica ou de bola pode ser qualquer tipo de método de secagem bem conhecido pela pessoa versada.

[0043] O mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola aquoso obtido pelo processo da presente invenção, tem um diâmetro médio do grão de 4 μm até cerca de 100 μm, de preferência de cerca de 5 μm a cerca de 75 μm, mais preferivelmente de cerca de 10 μm a cerca de 50 μm, ainda mais preferivelmente de cerca de 15 μm a cerca de 30 μm.

[0044] O mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola aquoso obtido pelo processo da presente invenção, tem ao mesmo tempo uma distribuição de tamanho de partícula pequena d98/ d50, de preferência menor do que 3, mais preferivelmente menor do que 2,5, de preferência em uma faixa de 1,4 a 2,9.

[0045] Ainda o mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola aquoso compreendido na pasta fluida obtida pelo processo da presente invenção, tem uma área superficial específica BET de mais do que 15 m2/g, e de preferência de cerca de 20 m2/g a cerca de 200 m2/g, mais preferivelmente de cerca de 30 m2/g a cerca de 150 m2/g, ainda mais preferivelmente de cerca de 40 m2/g a cerca de 100 m2/g.

[0046] A área superficial específica BET na acepção da presente invenção refere-se à área superficial específica medida via método fornecido na seção de exemplos a seguir.

[0047] Em uma modalidade preferida, o mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola aquoso compreendido na pasta fluida obtida pelo processo da presente invenção, tem uma área superficial específica BET de 30 m2/g a cerca de 90 m2/g e um diâmetro médio do grão de 10 μm a 50 μm.

[0048] De acordo com uma outra modalidade, a pasta fluida aquosa do mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola obtida pelo processo como aqui descrito pode ser adicionalmente seca para se obter um mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola.

[0049] De acordo com ainda outra modalidade, dito mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola tem uma área superficial específica BET de mais do que 15 m2/g, e de preferência de cerca de 20 m2/g a cerca de 200 m2/g, mais preferivelmente de cerca de 30 m2/g a cerca de 150 m2/g, ainda mais preferivelmente de cerca de 40 m2/g a cerca de 100 m2/g. Além disso, dito mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola tem um diâmetro médio do grão de 4 μm a cerca de 100 μm, de preferência de cerca de 5 μm a cerca de 75 μm, mais preferivelmente de cerca de 10 μm a cerca de 50 μm, ainda mais preferivelmente de cerca de 15 μm a cerca de 30 μm.

[0050] Figura 1: mostra as curvas de distribuição de tamanho de partícula de minerais contendo carbonato de cálcio de superfície modificada de acordo com a presente invenção.

[0051] Figura 2a: mostra uma imagem SEM de mineral contendo carbonato de cálcio modificado conformado em bola de E2, em aumento de 500x.

[0052] Figura 2b: mostra uma imagem SEM de mineral contendo carbonato de cálcio modificado conformado em bola de E2, em aumento de 2.500X.

[0053] Figura 3a: mostra uma imagem SEM de mineral contendo carbonato de cálcio modificado conformado em bola de E6, em aumento de 500x.

[0054] Figura 3b: mostra uma imagem SEM de mineral contendo carbonato de cálcio modificado conformado em bola de E6, em aumento de 2.500x.

Uso da Invenção

[0055] O mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola da invenção ou uma pasta fluida que compreende dito mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola da invenção pode ser usado em papel, papel de seda, papel de fotografia digital, tintas, revestimentos, adesivos, plásticos, ou em tratamento de efluentes ou agentes de tratamento de efluentes.

[0056] Na modalidade preferida, o mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola é usado em tintas ou revestimentos como um agente matificante. Por agente matificante, o requerente entende um agente sendo capaz de espalhar a luz de entrada para fora do ângulo de refletância especular. Isso significa difração da luz direcionada que ilumina o substrato causando espalhamento difuso.

[0057] Em particular, o agente matificante está presente em quantidades de 1 a 10% em peso, preferivelmente em quantidades de 2 a 7% em peso, mais preferivelmente na quantidade de 3 a 5% em peso, baseada no peso total da tinta ou revestimento.

[0058] As tintas ou revestimentos que compreendem o mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola como agentes matificantes nas quantidades mencionadas acima fornecem um brilho de superfície a 85° na faixa de abaixo de 10 unidades de brilho (GU), de preferência de 0,5 a 9,5, mais preferivelmente de 1 a 8, ainda mais preferivelmente de 2 a 6,5, da película seca da tinta ou revestimento, quando medida de acordo com DIN 67 530, que é muito surpreendente devido ao baixo teor do agente matificante.

[0059] Uma outra vantagem do mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola presente em quantidades como descrito acima é, que além do efeito matificante da película seca da tinta ou revestimento, a superfície de dita tinta ou revestimento seco é lisa.

[0060] Assim, o mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola da presente invenção quando usado em tintas e/ou revestimentos, fornece a aparência matificante enquanto que, ao mesmo tempo, fornecendo uma superfície lisa háptica.

[0061] Os exemplos a seguir destinam-se a ilustrar a invenção sem restringir o seu escopo.

Métodos de Medição

[0062] Os métodos de medição a seguir são usados para avaliar os parâmetros indicados na descrição, exemplos e reivindicações.

Área superficial específica BET (SSA) de um material

[0063] A área superficial específica é medida com nitrogênio via o método BET de acordo com ISO 9277 utilizando um Gemini V comercializado pela empresa MICROMERITICSTM, seguindo condicionamento da amostra pelo aquecimento a 250°C durante um período de 30 minutos. Antes de tais medições, a amostra é filtrada em um funil de Buchner, enxaguada com água deionizada e seca durante a noite a 90°C a 100°C em um forno. Subsequentemente, o bolo seco é moído em um almofariz e o pó resultante colocado em um balanço de umidade a 130°C até um peso constante ser alcançado. Teor de sólidos de uma pasta fluida aquosa

[0064] O teor de sólidos da pasta fluida (também conhecido como "peso seco") é determinado usando um Analisador de umidade HR73 disponível comercialmente de Mettler-Toledo com as seguintes definições: temperatura de 120°C, desligamento automático 3, secagem padrão, 5 a 20 g de pasta fluida Distribuição do tamanho de partícula (% em massa de partículas com um diâmetro < x) e diâmetro médio ponderal (d50) do material compreendendo carbonato de cálcio reagido da não superfície (isto é, material de partida de carbonato de cálcio)

[0065] Diâmetro médio ponderal do grão e distribuição em massa de diâmetro do grão de um material particulado tal como carbonato de cálcio, são determinados através do método de sedimentação, ou seja, a análise do comportamento de sedimentação em um campo gravimétrico. A medição é feita com um Sedigraph TM 5120.

[0066] O método e instrumento são conhecidos pela pessoa versada e são normalmente utilizados para determinar o tamanho do grão de cargas e pigmentos. As medições são realizadas em uma solução aquosa de 0,1% em peso de Na4P2O7. As amostras foram dispersas utilizando um misturador de alta velocidade e ultrassom. Diâmetro médio do grão d50 e d98 de material contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola

[0067] Diâmetro de grão médio, d50 e d98, material contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola foi determinado utilizando um Sistema de Difração a Laser Malvern Mastersizer 2000, com um RI definido de 1,57 e iRI de 0,005, Malvern Application Software 5.60. A medição foi realizada em uma dispersão aquosa. As amostras foram dispersas utilizando um agitador de alta velocidade. A esse respeito, os valores de d50 e d98 definem os diâmetros, em que 50% em volume ou 98% em volume das partículas medidas, têm um diâmetro menor do que o valor de d50 e d98, respectivamente.

Medições da viscosidade A. Viscosidade ICI de acordo com EN ISO 2884-1

[0068] A viscosidade ICI foi medida de acordo com EN ISO 2884-1 usando um viscosímetro de cone-placa (Epprecht Instruments + Controls, Bassersdorf, Suíça) a uma taxa de cisalhamento de 10.000 1/s a uma temperatura de (23 ± 0,2)°C. O valor medido a cada 15 s, que deve ser um valor constante, descreve a viscosidade medida da amostra.

B. Viscosidade com um reômetro de Paar Physica M301 PP25

[0069] Essa medição foi conduzida com um reômetro de Paar Physica M301 PP25 da empresa Anton Paar GmbH, Áustria, de acordo com o seguinte regime: Temperatura: 23°C Taxa de cisalhamento de partida: 0,1 1/s Taxa de cisalhamento final: 100 1/s, com um gradiente logarítmico de 10 pontos de medição por década, e cada ponto de medição feito após 5 segundos.

[0070] Os pontos de medição são exibidos em uma maneira logarítmica decimal, de modo que um gráfico linear com resultados acentuados negativos dessa medição. O eixo x do gráfico representa a taxa de cisalhamento em uma maneira logarítmica decimal, e o eixo y representa a viscosidade medida em Pa. S. Brilho de uma superfície revestida

[0071] Os valores de brilho são medidos nos ângulos listados de acordo com DIN 67 530 em superfícies pintadas preparadas com um interstício na revestidora de 150 μm e 300 μm em cartões de contraste. Os cartões de contraste utilizados são cartões de contraste Leneta, forma 3-BH, tamanho 7-5/8 x 11-3/8 (194 x 289 mm), vendidos pela empresa Leneta, e distribuídos pela Novamart, Stafa, Suíça. O brilho é medido com um dispositivo de medição de brilho da empresa Byk Gardner, Geretsried, Alemanha. O brilho é obtido através da medição de 5 pontos diferentes sobre o cartão com o dispositivo de medição de brilho, e o valor médio é calculado pelo dispositivo e pode ser derivado do display do dispositivo.

Teste de esfregão

[0072] Para o teste de esfregão, cartões de contraste Leneta, forma 3- B-H, tamanho de 7-5/8 x 11-3/8 (194 x 289 mm), vendidos pela empresa Leneta, e distribuídos por Novamart, Stafa, Suíça, revestidos com um interstício da revestidora de 300 μm, como mencionado acima, foram submetidos a um teste de esfregão. O esfregão foi realizado com uma placa de feltro quadrado de 22 milímetros x 22 milímetros fixado no dispositivo de esfregão. O braço suportando a placa de feltro foi carregado com um peso de 500g pressionando a placa de feltro sobre a superfície do cartão de Leneta revestido. O comprimento da via de esfregão foi de 5cm e 50 ciclos (1 ciclo = para frente e para trás) quando realizado dentro de 60 seg ± 2 seg. A placa de feltro era do tipo fix-o-Moll, fornecido por Wilhelm Ritterath GmbH, Meckenheim, Alemanha. Brilho foi medido de acordo com DIN 67 530 a 60°C e 85° antes e depois do esfregão. Determinação de valores de cor (Rx, Ry, Rz)

[0073] Os valores da cor Rx, Ry, Rz são determinados ao longo dos campos preto e branco do cartão de contraste Leneta, e são medidos com um espectrofotômetro spectraflas SF 450 X da empresa Datacolor, Montreuil, França. Razão de Contraste (opacidade) de uma superfície revestida

[0074] Valores da razão de contraste são determinados de acordo com ISO 2814 a uma taxa de 7,5 de espalhamento de 7,5 m2/l.

[0075] A razão de contraste é calculada como descrito pela equação abaixo:

com Rypreto Rybranco sendo obtidos pela medição dos valores da cor.

Exemplos

[0076] Os seguintes exemplos ilustrativos da invenção envolvem o contato de um mineral contendo carbonato de cálcio, ou seja, um mármore natural moído de acordo com o processo da presente invenção em um reator de aço revestido equipado com um sistema de mistura laminar em um tamanho de lote de 10 litros. O teor em sólidos é ajustado para ou 10% em peso ou 8% em peso de sólidos, como indicado na tabela 1.

[0077] A adição de pelo menos um ácido solúvel em água da etapa b) e o contato da dita pasta fluida mineral contendo carbonato de cálcio aquoso da etapa a) com dito ácido da etapa b) e com dito CO2 gerado no local e/ou fornecido externamente da etapa d) ocorre em um reator agitado sob condições de agitação, tais como para desenvolver um fluxo essencialmente laminar.

[0078] O mármore utilizado no processo da presente invenção e indicado como H90 na tabela 1 é um produto disponível comercialmente da requerente vendido sob o nome de marca Hydrocarb® 90-ME 78%, o que é um mármore moído natural de Molde na Noruega, tendo um corte superior d98 de 5 μm, e tamanho de partícula médio em peso d50 de 0,7 μm (tamanho determinado por Sedigraph), e fornecido na forma de uma pasta fluida com um teor de sólidos de 78% em peso com base em matéria seca da pasta fluida e uma viscosidade de 400 mPas.

[0079] A velocidade da mistura é ajustada para ou 140 ou 300 rpm, e a temperatura é ajustada a 70°C. Antes do doseamento de 30% em peso de solução de ácido fosfórico, que é adicionado ao longo de um período de 10 ou 30 minutos, o agente de processamento sulfato de alumínio hexadecahidratado foi adicionado de uma só vez a pasta fluida mineral contendo carbonato de cálcio em quantidades de 0,5% em peso ou 0,6% em peso.

[0080] A reação foi misturada em velocidades de mistura e tempos indicados de acordo com a tabela 1. Tabela 1

b/a significa adição antes do ácido

[0081] A distribuição do tamanho de partícula (PSD) de exemplos E1 a E7 foi medida em um Malvern Mastersizer e as curvas de distribuição de tamanho de partícula são mostradas na Figura 1. A Tabela 2 fornece a área superficial específica BET SSA, o corte superior d98 e o diâmetro do grão médio d50 para os exemplos E1 a E/. Tabela 2

*determinado por Malvern Mastersizer

[0082] Os exemplos E2, E6, E7 e de carbonatos de cálcio modificados de superfície foram testados em tintas. Para isso, E2, E6 e E7 foram misturados em formulações e comparados com agentes matificantes utilizados nessa área, tais como terras diatomáceas (C1, C3) ou silicato de alumínio (C2). O nível de dosagem de todos os agentes matificantes era 3% em peso. Ditas formulações ainda compreendem aditivos comuns, tais como antiespumantes, agentes de dispersão, hidróxido de sódio, fungicidas, bactericidas, dióxido de titânio (rutilo), talco, cargas, pigmentos, espessantes, plastificantes, modificadores de viscosidade, água e outros conhecidos da pessoa versada. A Tabela 3 fornece a composição da tinta de teste. Tabela 3

[0083] As cargas e pigmentos foram substituídos em uma base em volume, ou seja, a concentração em volume de pigmento idêntico (PVC). As tintas foram testadas pela opacidade seca (ISO 2814), a brancura Ry (DIN 53145) e brilho (DIN67530) (brilho a 85°). Os componentes e funções dos materiais para a base da tinta de teste são produtos comercialmente disponíveis conhecidos pela pessoa versada e listados na tabela 4 abaixo. Tabela 4 - Material para pintura de base

[0084] O desempenho das tintas testados está resumido na tabela 5, em que C1, C2 e C3 referem-se a exemplos comparativos de tinta e P2, P6, P7 referem-se aos exemplos de tintas que compreendem os minerais contendo carbonato de cálcio de superfície modificada pelo processo da presente invenção. Tabela 5. Desempenho das tintas

[0085] Como pode ser visto a partir dos resultados da Tabela 4, os exemplos da presente invenção mostram um desempenho no efeito matificante similar aos agentes matificantes do estado da técnica. Tais efeitos matificantes até agora não foram observados para as tintas que compreendem os minerais contendo carbonato de cálcio contendo de superfície modificada tendo um diâmetro médio do grão de cerca de 10 μm a cerca de 50 μm, e tendo uma área superficial específica BET de cerca de 30 m2/g a cerca de 90 m2/g da presente invenção. As propriedades da tinta foram medidas pela opacidade seca a 150 μm e 300 μm de espessura da película, e a razão de contraste foi determinada a 7,5 m2/l. P2, P6, P7 fornecem um brilho a 85° de 4,1, 6,2, 4,1 com uma espessura de revestimento de 300 μm. Isso também é na expectativa do efeito matificante diminuir com a diminuição do tamanho da partícula.

[0086] Portanto, a presente invenção fornece agentes matificantes alternativos à base de mineral contendo carbonato de cálcio, fornecendo um efeito matificante quando usados em tintas e/ou revestimentos, enquanto, ao mesmo tempo, fornecem uma superfície lisa háptica. Além disso, a presente invenção fornece um processo para a obtenção de tais minerais contendo carbonato de cálcio modificado de superfície, em que ditos minerais contendo carbonato de cálcio modificado de superfície, podem ser utilizados em papel e revestimento de papel, papel de seda, papel de fotografia digital, tintas, revestimentos, adesivos, plásticos, ou em agentes de tratamento de efluentes.

Claims

1. Processo para a produção de partículas compreendendo carbonato de cálcio de superfície modificada esférico conformado em bola, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: a) fornecer pelo menos uma pasta fluida mineral contendo carbonato de cálcio aquoso; b) fornecer pelo menos um ácido solúvel em água; c) fornecer opcionalmente mais CO2 gasoso via rota externa; d) contactar dita pasta fluida mineral contendo carbonato de cálcio aquoso da etapa a) com dito ácido da etapa b) e com o dito CO2 gerado no local e/ou fornecido externamente da etapa c) sob condições de agitação; e) opcionalmente desidratar a pasta fluida aquosa; em que pelo menos um agente de processamento é adicionado antes, durante ou depois da dita pasta fluida mineral contendo carbonato de cálcio da etapa a) contactada com o dito ácido da etapa b) e com o dito CO2 gerado no local e/ou fornecido externamente da etapa c), o agente de processamento é dosado em uma ou mais etapas para dita pasta fluida mineral contendo carbonato de cálcio aquoso, o agente de processamento é adicionado em quantidades de até 8% em peso baseado no peso seco da pasta fluida, e o pelo menos um agente de processamento é selecionado do grupo que compreende sulfato ferroso, sulfato férrico, cloreto ferroso, cloreto férrico, sulfato de alumínio, e/ou as suas formas hidratadas, silicatos, polímeros catiônicos solúveis em água, polímeros anfotéricos solúveis em água, polímeros não iônicos solúveis em água e combinações dos mesmos, assim como sementes de carbonato de cálcio precipitado (PCC), ou carbonato de cálcio reagido de superfície, ou um mineral compreendendo carbonato de cálcio reagido de superfície conformado em bola.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito mineral contendo carbonato de cálcio é selecionado a partir do grupo consistindo de mármore, giz, calcário, calcita, dolomita, carbonato de cálcio precipitado (PCC), e misturas dos mesmos.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o dito mineral contendo carbonato de cálcio na pasta fluida tem um diâmetro de partícula médio em peso de 0,01 μm a 10 μm, de preferência entre 0,2 μm a 2 μm, mais preferivelmente de 0,5 μm a 1 μm.

4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a dita pasta fluida da etapa a) tem um teor de sólidos superior a 4% em peso, de preferência de 5% em peso a 20% em peso, com base no peso da pasta fluida.

5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a dita pasta fluida da etapa a) é estabilizada pela adição de um ou mais dispersantes.

6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que pelo menos um ácido solúvel em água da etapa b) tem um pKa de 0 a 6, de preferência tem um pKa 0 a 2,5.

7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos um ácido solúvel em água da etapa b) é selecionado de ácido fosfórico, ácido cítrico, ácido bórico, ou misturas dos mesmos.

8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos um ácido solúvel em água é doseado em uma quantidade molar em relação ao número de moles do mineral contendo carbonato de cálcio na faixa de 0,01 mol/mol a 1 mol/mol, de preferência de 0,1 a 0,6 mol/mol.

9. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que pelo menos um ácido solúvel em água fornecido na etapa b) é adicionado em uma ou mais etapas, de preferência, em única etapa para a dita pasta fluida mineral contendo carbonato de cálcio aquoso.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que a adição de pelo menos um ácido solúvel em água da etapa b) e o contato de dita pasta fluida mineral contendo carbonato de cálcio aquosa da etapa a) com dito ácido da etapa b) e com o dito CO2 gerado no local e/ou fornecido externamente da etapa c) ocorrem em um reator agitado sob condições de agitação tal como para desenvolver um fluxo laminar.

11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que o processo ocorre em um ambiente aquoso em uma faixa de temperatura acima e incluindo 20°C, tal como 25°C a 95°C, preferivelmente em uma faixa de 30°C a 80°C, mais preferivelmente de 50°C a 75°C.

12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o agente de processamento é adicionado em quantidades de 0,01% em peso a 5% em peso, preferivelmente de 0,05% em peso a 4% em peso, mais preferivelmente de 0,4% em peso a 3% em peso, baseado no peso seco da pasta fluida.

13. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o agente de processamento, é sulfato de alumínio ou o seu hidrato, preferivelmente sulfato de alumínio hexadecahidratado, e é dosado, de preferência, em uma etapa para dita pasta fluida mineral contendo carbonato de cálcio aquoso.

14. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o teor de sulfato de alumínio é até 5% em peso com base no peso da pasta fluida seca.

15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 14, caracterizado pelo fato de que o agente de processamento é adicionado antes, durante ou depois da etapa b).

16. Pasta fluida aquosa de mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola, caracterizada pelo fato de que é obtida por meio do processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 15, em que o mineral compreendendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola tem uma distribuição do tamanho de partícula pequeno D98/D50 menor do que 3, e um diâmetro médio do grão de 15 μm a 50 μm, determinado por Malvern Mastersizer.

17. Pasta fluida aquosa de acordo com a reivindicação 16, caracterizada pelo fato de que dito mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada tem um diâmetro médio do grão de 15 μm a 30 μm, determinado por Malvern Mastersizer.

18. Pasta fluida aquosa de acordo com a reivindicação 16 ou 17, caracterizada pelo fato de que dito mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada tem uma área de superfície específica BET superior a 15 m2/g, e de preferência de 20 m2/g a 200 m2/g, mais preferivelmente de 30 m2/g a 150 m2/g, ainda mais preferivelmente de 40 m2/g a 100 m2/g.

19. Pasta fluida aquosa de acordo com a reivindicação 18, caracterizada pelo fato de que dito mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada tem uma área de superfície específica BET de 30 m2/g a 90 m2/g e um diâmetro médio do grão de 10 μm a 50 μm, determinado por Malvern Mastersizer.

20. Pasta fluida aquosa de acordo com qualquer uma das reivindicações 16 a 19, caracterizada pelo fato de que mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola tem uma distribuição do tamanho de partícula pequeno D98/D50, de preferência menor do que 3, mais preferivelmente menor do que 2,5, de preferência em uma faixa de 1,4 a 2,9.

21. Pó mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola, caracterizado pelo fato de que é obtido pela secagem da pasta fluida aquosa como definida em qualquer uma das reivindicações 16 a 20, em que o pó mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola tem uma distribuição do tamanho de partícula pequeno D98/D50 menor do que 3, e tem um diâmetro médio do grão de 15 μm a 50 μm, determinado por Malvern Mastersizer.

22. Pó mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o pó mineral compreendendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola tem uma área superficial específica BET de mais do que 15 m2/g, e de preferência de 20 m2/g a 200 m2/g, mais preferivelmente 30 m2/g a 150 m2/g, ainda mais preferivelmente de 40 m2/g a 100 m2/g.

23. Pó mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o pó mineral compreendendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola tem um diâmetro médio de grão de 15 μm a 30 μm, determinado por Malvern Mastersizer.

24. Pó mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o pó mineral compreendendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola tem uma área superficial específica BET de 30 m2/g a 90 m2/g e um diâmetro médio de grão de 10 μm a 50 μm, determinado por Malvern Mastersizer.

25. Uso de pó mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola da pasta fluida aquosa como definida em qualquer uma das reivindicações 16 a 20, ou pó mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola como definido na reivindicação 21 a 24, caracterizado pelo fato de que é em papel, revestimento de papel, papel de seda, papel de fotografia digital, tintas, revestimentos, adesivos, plásticos, agentes de tratamento de efluentes ou tratamento de efluentes.

26. Uso de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de que é como agente matificante em tintas e revestimentos.

27. Uso de acordo com a reivindicação 26, caracterizado pelo fato de que o agente matificante está presente em quantidades de 1 a 10% em peso, preferivelmente de 2 a 7% em peso, mais preferivelmente de 3 a 5% em peso baseado na tinta líquida.

28. Uso de acordo com a reivindicação 27, caracterizado pelo fato de que a superfície da tinta ou revestimento seco tem um brilho a 85° na faixa de abaixo de 10, de preferência de 0,5 a 9,5, mais preferivelmente de 1 a 8, ainda mais preferivelmente 2 a 6,5, quando medida de acordo com DIN 67 530.

29. Papel, papel de seda, papel de fotografia digital, tintas, revestimentos, adesivos, plásticos, ou agente de tratamento de águas residuais, caracterizado pelo fato de que compreende pó mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola da pasta fluida aquosa como definida em qualquer das reivindicações 16 a 20, ou o pó mineral contendo carbonato de cálcio de superfície modificada conformado em bola seco como definido na reivindicação 21 a 24.