BR112018067948B1 - Caulim tratado termicamente, artigo de manufatura, e, método para preparar um produto de caulim tratado termicamente - Google Patents
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Abstract
É provido um caulim tendo um tamanho de partícula mais fino e uma distribuição de tamanho de partícula mais estreita, em combinação com morfologia adequada. Também são providos um método para preparar o produto de caulim e métodos de uso.
Description
[001] Este pedido reivindica o benefício e a prioridade sobre o pedido de patente U.S. No. 62/305.252 depositado em 8 de março de 2016 e o pedido de patente U.S. No. 62/449.298 depositado em 23 de janeiro de 2017, cujas descrições estão aqui expressamente incorporadas por referência na íntegra.
[002] O presente pedido se refere a pigmentos para revestimentos de papel, particularmente a pigmentos de caulim tratados termicamente.
[003] Na discussão dos fundamentos que se segue é feita referência a certas estruturas e/ou métodos. Entretanto, as seguintes referências não devem ser consideradas como uma admissão de que estas estruturas e/ou métodos constituem a técnica anterior. Os Requerentes expressamente reservam o direito de demonstrar que tais estruturas e/ou métodos não se qualificam como técnica anterior.
[004] O caulim é um mineral cristalino de silicato de alumínio hidratado que ocorre naturalmente (caulimita), na forma de plaquetas empilhadas e de forma hexagonal de orientação irregular. O caulim hidratado é distinguido por seu tamanho de partícula fino, forma de partícula tipo lâmina ou lamelar e inércia química.
[005] Os métodos atuais de produzir caulim calcinado envolvem preparar um caulim bruto misturado com água/com partículas grosseiras separadas quimicamente dispersas, submetendo-o a centrifugação e separação magnética, seguido por secagem por aspersão, pulverização, calcinação e pulverização. As técnicas atuais para obter caulim de tamanho de partícula menor, tal como trituração em meios, têm um efeito prejudicial na morfologia do caulim calcinado e um impacto negativo no desempenho da aplicação final do produto caulim.
[006] A calcinação de caulim em temperaturas até cerca de 1.100 °C cimenta as partículas e produz produtos de brancura e opacidade melhoradas. Tais pigmentos são amplamente usados pelas indústrias de papel, plásticos, borracha e tinta. A patente U.S. No. 3.586.523 de Fanselow et al se refere à produção de argila de caulim calcinado opacificante com tamanho de partícula fino e de baixa abrasão, tais como os pigmentos fornecidos pelas marcas comerciais registradas ANSILEX® e ANSILEX® 93. Tais pigmentos têm um tamanho de partícula médio de cerca de 0,8 mícrons.
[007] Existe contínua uma necessidade não satisfeita na técnica de um produto caulim tratado termicamente com uma distribuição de tamanho de partícula tanto mais fina quanto mais acentuada e de propriedades de desempenho úteis e métodos de produzir o mesmo de maneira a melhorar o desempenho em várias aplicações. A presente descrição aborda esta necessidade.
[008] O seguinte sumário não é um panorama amplo. Ele não pretende nem identificar elementos principais ou cruciais das várias modalidades, nem delinear seu escopo.
[009] É fornecido um caulim tratado termicamente que tem um brilho de GE de pelo menos cerca de 92 e uma distribuição de tamanho de partícula: maior ou igual a 99% das partículas com um diâmetro esférico equivalente (d.e.e.) menor que 10 mícrons; maior ou igual a 93% das partículas com um d.e.e. menor que 5 mícrons; maior ou igual a 85% das partículas com um d.e.e. menor que 2 mícrons; maior ou igual a 77% das partículas com um d.e.e. menor que 1 mícrons; e maior ou igual a 25% das partículas com um d.e.e. menor que 0,5 mícron, em que as porcentagens (%) são com base no peso total das partículas no caulim tratado termicamente. O caulim tratado termicamente pode ter uma distribuição de tamanho de partícula de: 99% a 100% das partículas com um d.e.e. menor que 10 mícrons; 93% a 100% das partículas com um d.e.e. menor que 5 mícrons; 85% a 98% das partículas com um d.e.e. menor que 2 mícrons; 77% a 92% das partículas com um d.e.e. menor que 1 mícrons; e 25% a 46% das partículas com um d.e.e. menor que 0,5 mícron, em que as porcentagens (%) são com base no peso total das partículas no caulim tratado termicamente n. Em algumas modalidades, o caulim tratado termicamente pode ter um teor de resíduo de malha +325 de 300 ppm ou menos. Por exemplo, o caulim tratado termicamente pode ter um teor de resíduo de malha +325 de 5 ppm a 300 ppm (tal como 90 ppm ou menos, 70 ppm ou menos ou 50 ppm ou menos). Em algumas modalidades, o caulim tratado termicamente pode ter um teor de óxido de sódio menor ou igual a 0,25% em peso (tal como menor ou igual a 0,1% em peso). O teor de titânia do caulim tratado termicamente pode ser menor ou igual a 1,5% em peso.
[0010] O caulim tratado termicamente pode ter um brilho de GE de pelo menos cerca de 92 a cerca de 96.
[0011] O caulim tratado termicamente pode ter tamanho de partícula médio (d50) igual ou menor que cerca de 0,65 mícron. O caulim tratado termicamente pode ter um tamanho de partícula médio (d50) de 0,50 a 0,65 mícron.
[0012] O caulim tratado termicamente pode ter uma absorção de óleo maior ou igual a 45,36 kg (100 libras) de óleo por 45,36 kg (100 libras) de argila (isto é, caulim tratado termicamente) (libras de óleo/45,36 kg (100 libras) de caulim tratado termicamente). O caulim tratado termicamente pode ter uma absorção de óleo maior que 45,36 kg a 63,50 kg (100 a 140 libras) de óleo/45,36 kg (100 libras) de caulim tratado termicamente (tal como maior que 45,36 kg a 46,75 kg (100 a 130 libras), de 47,63 kg a 54,43 kg (105 a 120 libras) ou de 47,63 kg a 52,16 kg (105 a 115 libras) de óleo/45,36 kg (100 libras) de caulim tratado termicamente).
[0013] O caulim tratado termicamente pode ter um coeficiente de espalhamento a 457 nanômetros maior ou igual a 0,300 m2/g. O caulim tratado termicamente pode ter um coeficiente de espalhamento a 457 nanômetros de cerca de 0,305 a cerca de 0,335 m2/g.
[0014] O caulim tratado termicamente pode ter um coeficiente de espalhamento a 577 nanômetros maior ou igual a 0,220 m2/g. O caulim tratado termicamente pode ter um coeficiente de espalhamento a 577 nanômetros de cerca de 0,223 a cerca de 0,230 m2/g.
[0015] O caulim tratado termicamente pode ter uma área de superfície maior ou igual a 17,0 m2/g. Por exemplo, o caulim tratado termicamente pode ter uma área de superfície de cerca de 17,0 a cerca de 25,0 m2/g, de cerca de 17,0 a cerca de 21,0 m2/g ou maior que 20,0 m2/g.
[0016] O caulim tratado termicamente pode ter uma perda de abrasão de Einlehner igual ou menor que 18 mg/105 rev. O caulim tratado termicamente pode ter uma perda de abrasão de Einlehner de 9 a 18 mg/105 rev.
[0017] O caulim tratado termicamente pode ter um lustre maior ou igual a 30%. O caulim tratado termicamente pode ter um lustre de cerca de 30% a cerca de 45%.
[0018] O caulim tratado termicamente pode ser completamente calcinado ou pode ser metacaulim.
[0019] Também é fornecido um artigo de manufatura compreendendo o caulim tratado termicamente da descrição. O artigo pode ser selecionado do grupo que consiste de: um produto de papel, um produto de papelão, uma composição de revestimento de papel, uma composição cerâmica, uma composição de tinta, uma composição de polímero, uma composição de borracha, uma composição de plástico de engenharia e uma composição de tinta de impressão.
[0020] O artigo de manufatura pode ser um produto de papel. O artigo de manufatura pode ser um papel térmico. O artigo de manufatura pode ser um papel térmico que tem uma camada de base que compreende o caulim.
[0021] O artigo de manufatura pode ser uma composição de tinta.
[0022] Também é fornecido um método para preparar o produto caulim tratado termicamente da descrição. O método compreende as etapas de: prover uma primeira corrente de alimentação de caulim que tem pelo menos cerca de 88 a 89% em peso das partículas que tem tamanho de 1 μm ou menos; classificar a primeira corrente de alimentação de caulim por centrifugação para prover uma distribuição de tamanho de partícula fino de pelo menos cerca de 97 a 98% em peso das partículas que tem tamanho de 1 μm ou menos; filtrar a primeira corrente de alimentação de caulim para produzir uma torta de filtração; dispersar o filtrado em um agente de dispersão sem sódio para prover uma segunda corrente de alimentação de caulim; e secar e tratar termicamente a segunda corrente de alimentação de caulim, em que o método para preparar o caulim tratado termicamente não inclui uma etapa de branqueamento redutiva. O agente de dispersão sem sódio pode ser um agente de dispersão a base de amônia. A segunda corrente de alimentação de caulim pode ter um pH de cerca de 10.
[0023] O método pode compreender adicionalmente flocular a primeira corrente de alimentação antes da etapa de filtração.
[0024] A etapa de tratamento térmico do método pode compreender calcinar a uma temperatura de cerca de 900 °C a cerca de 1.200 °C para produzir um caulim completamente calcinado.
[0025] A etapa de fornecimento do método pode compreender processar uma corrente de alimentação bruta de caulim hidratado misturado com água/com partículas grosseiras separadas por uma etapa de classificação e uma etapa de beneficiamento para produzir a primeira corrente de alimentação de caulim que tem pelo menos cerca de 88 a 89% em peso das partículas que tem tamanho de 1 μm ou menos. A etapa de beneficiamento da etapa de processamento compreende separação magnética. Em certas modalidades, a etapa de processamento pode compreender adicionalmente uma etapa de flotação e a primeira corrente de alimentação de caulim tem pelo menos cerca de 70% em peso das partículas que tem tamanho de 0,3 μm ou menos. Em alguns exemplos, o método pode incluir uma etapa de ozonização subsequente à etapa de flotação. Em outras modalidades, a etapa de processamento pode compreender adicionalmente uma etapa de floculação seletiva e a primeira corrente de alimentação de caulim tem pelo menos cerca de 86% em peso das partículas que tem tamanho de 0,5 μm ou menos.
[0026] O método pode excluir processos de delaminação. Os processos de delaminação excluídos podem incluir moagem em moinho de bolas, trituração em meios agitados e/ou trituração em meios de alta energia.
[0027] O método pode ser realizado em que a etapa de classificação, a etapa de filtração, a etapa de dispersão e a etapa de secagem e calcinação excluem um agente de dispersão a base de sódio.
[0028] Conforme previsto na presente descrição com relação aos métodos e composições em questão descritos, em um aspecto as modalidades da descrição compreendem os componentes e/ou etapas aqui descrito nela. Em outro aspecto, as modalidades da descrição consistem essencialmente dos componentes e/ou etapas descritos nela. Ainda em outro aspecto, as modalidades da descrição consistem dos componentes e/ou etapas descritos nela.
[0029] Para fins de ilustração, os vários produtos, composições e métodos, são apresentadas nos desenhos certas modalidades. Entretanto, os produtos, composições, métodos de prepará-las e métodos de seu uso não são limitados aos procedimentos e instrumentalidades precisos das modalidades apresentadas nos desenhos.
[0030] A Figura 1 é uma representação esquemática do método de preparar o caulim da descrição.
[0031] A Figura 2 é uma representação esquemática de uma modalidade do método de preparar o caulim da descrição.
[0032] A Figura 3 é uma representação esquemática de uma modalidade do método de preparar o caulim da descrição.
[0033] A Figura 4 apresenta os dados de distribuição de tamanho de partícula (obtidos usando um analisador do tamanho de partícula Sedigraph 5100) na forma de gráfico para as Amostras 1 a 3 de acordo com a presente descrição e Amostra comparativa 1.
[0034] Existe uma necessidade na técnica de um produto caulim, tal como um caulim parcial ou completamente calcinado, com distribuição de tamanho de partícula mais fina e acentuada, possuindo ao mesmo tempo a morfologia apropriada para as propriedades desejadas. Aqui é provido é um produto caulim tratado termicamente com distribuição de tamanho de partícula mais fina e mais estreita comparada aos produtos de caulim calcinados atuais. Em uma modalidade, o produto caulim é completamente calcinado. O caulim tratado termicamente da presente descrição tem uma morfologia apropriada prover o desempenho desejado que é comparável ou melhor que os produtos de caulim calcinados comercialmente disponíveis atuais. Por exemplo, o caulim tratado termicamente não tem uma perda de coeficiente de espalhamento luz e/ou opacidade reduzida, ainda uma distribuição de tamanho de partícula mais fina e acentuada é obtida. O caulim da presente descrição pode ter um maior coeficiente de espalhamento luz, maior absorção de óleo e/ou maior área de superfície, comparado aos produtos de caulim calcinados comercialmente disponíveis atuais. Um método de produzir o caulim descrito é provido. O método inclui o uso de um dispersante que é livre de metais alcalinos e alcalinos terrosos e, em particular, livre de sódio. Produtos compreendendo o caulim da presente descrição e métodos para uso do caulim também são providos.
[0035] Da forma aqui usada, cada dos seguintes termos tem o significado associado a ele nesta seção.
[0036] Os artigos “um” e “uma” são usados aqui para se referir a um ou a mais que um (isto é, a pelo menos um) do objeto gramatical do artigo. A título de exemplo, “um elemento” significa um elemento ou mais que um elemento.
[0037] O termo “cerca de” será entendido por versados na técnica e variará até certo ponto dependendo do contexto no qual ele é usado. Da forma aqui usada, “cerca de” deve englobar as variações de ±20%, mais preferivelmente ±10%, mais preferivelmente ±5%, ainda mais preferivelmente ±1% e ainda mais preferivelmente ±0,1%.
[0038] Entende-se que quaisquer e todos os números inteiros e parciais entre quaisquer faixas aqui apresentadas estão aqui incluídos.
[0039] Aqui é provido um caulim melhorado, um método de preparar o caulim melhorado e produtos e composições compreendendo o caulim melhorado calcinado.
[0040] O caulim tratado termicamente da descrição tem morfologia e desempenho melhorados, comparados aos produtos de caulim calcinados comerciais padrão. A morfologia do caulim calcinado inclui ser de forma irregular e que tem maior volume morto. O caulim calcinado pigmento inventivo tem uma ou mais propriedades melhoradas, tal como distribuição de tamanho de partícula mais fina, tamanho de partícula médio menor, maior área de superfície, maior brancura, menor perda de abrasão, absorção de óleo melhorada, menor teor de resíduo, menor teor de óxido de sódio e coeficiente de espalhamento comparável ou aumentado. Notavelmente, a absorção de produto do óleo do caulim calcinado da descrição é inesperadamente aumentada, comparada aos produtos comerciais atuais com tamanho de partícula semelhante. Além do mais, o produto caulim da descrição tem uma distribuição de tamanho de partícula mais fina, ao mesmo tempo em que ainda obtém a correta morfologia para prover, por exemplo, propriedades de espalhamento altamente desejáveis. O caulim melhorado resulta do método de processamento do caulim hidratado aqui descrito. O método de processamento inclui utilizar uma corrente de alimentação de caulim de tamanho de partícula menor para a calcinação e que não usa um dispersante compreendendo um metal alcalino, tal como sódio. O método em uma modalidade usa, em vez de usar um dispersante a base de amônia como o filtro, o dispersante antes da calcinação para preparar o caulim melhorado calcinado produto. Em alguns casos, o método de processamento não utiliza branqueamento, que pode resultar em partículas mais grosseiras e altera as propriedades, tal como teor de resíduo e/ou tamanho de partícula do produto caulim calcinado.
[0041] A distribuição de tamanho de partícula (PSD) da forma aqui usada é determinada com o analisador do tamanho de partícula SEDIGRAPH 5100 (Micromeretics Corporation) em um caulim calcinado em uma condição completamente dispersa em um meio aquoso padrão, tal como água. Os dados são reportados como diâmetros esféricos equivalentes (d.e.e.) em uma base de porcentagem em peso. O tamanho de partícula médio d50 é o valor determinado desta maneira da partícula d.e.e. na qual há 50% em peso das partículas que têm um d.e.e. menor que o valor d50.
[0042] O caulim calcinado da descrição tem distribuição de tamanho de partícula mais estreita e tamanho de partícula médio menor.
[0043] O caulim calcinado pode ter um tamanho de partícula médio (d50) de cerca de 0,65 mícron ou menos. Por exemplo, o caulim calcinado pode ter um tamanho de partícula médio de 0,60 mícron ou menos, 0,59 mícron ou menos, 0,58 mícron ou menos, 0,57 mícron ou menos, 0,56 mícron ou menos, 0,55 mícron ou menos, 0,54 mícron ou menos ou 0,53 mícron ou menos. Em algumas modalidades, o caulim calcinado pode ter um tamanho de partícula médio de 0,50 mícron ou maior, 0,51 mícron ou maior, 0,52 mícron ou maior, 0,53 mícron ou maior, 0,54 mícron ou maior ou 0,55 mícron ou maior. Em algumas modalidades, o caulim calcinado pode ter um tamanho de partícula médio de 0,50 a 0,65 mícron, 0,50 a menor que 0,60 mícron, 0,50 a 0,59 mícron, 0,50 a 0,58 mícron, 0,50 a 0,57 mícron ou 0,52 a 0,58 mícron.
[0044] Faixas representativas para PSD e tamanho de partícula médio para o caulim calcinado da descrição são providas na tabela 1. PSD e tamanho de partícula médio para caulins calcinados representativos são providos na tabela 2. Tabela 1
Tabela 2 
[0045] O caulim calcinado da descrição tem um ou mais de brancura melhorada, menor perda de abrasão, adsorção de óleo melhorada e maior área de superfície.
[0046] Da forma aqui usada, a brancura é determinada pelo método T452 padrão TAPPI. Os dados são reportados como a porcentagem de reflectância para luz de um comprimento de onda de 457 nm (valor GEB).
[0047] O caulim calcinado pode ter uma brancura de 92% ou maior. Por exemplo, o caulim calcinado pode ter uma brancura de 93% ou maior, 94% ou maior, 95% ou maior, 96% ou maior ou 97% ou maior. Em algumas modalidades, o caulim calcinado pode ter uma brancura de 92% a 97% ou de 92% a 96%.
[0048] Os depósitos de caulim normalmente contêm minerais de titânia. Os minerais de titânia podem estar presentes como polimorfos que têm a composição de TiO2. Titânia natural apresenta baixa brancura, cuja presença pode diminuir a brancura do caulim. O caulim calcinado pode ter um teor de titânia de 1,5% em peso ou menos. Por exemplo, o caulim calcinado pode ter um teor de titânia de 1,45% ou menos, 1,3% ou menos, 1,2 % ou menos, 1,0% ou menos, 0,9% ou menos, 0,8% ou menos, 0,7% ou menos, 0,6% ou menos ou 0,5% ou menos em peso, com base no peso total do caulim calcinado. Em algumas modalidades, o caulim calcinado pode ter um teor de titânia de 0% ou maior, 0,5% ou maior ou 1% ou maior em peso, com base no peso total do caulim calcinado. Em algumas modalidades, o caulim calcinado pode ter um teor de titânia de 0% a 1,45%, de 0,5% a 1,45% ou de 0,5% a 1,2% em peso, com base no peso total do caulim calcinado.
[0049] Da forma aqui usada, a perda de abrasão de Einlehner é determinada por um testador de abrasão Einlehner AT 1000, usando 15 % em peso de sólidos e 100.000 revoluções. A abrasão de Einlehner é reportada em perda de mg /100.000 revoluções (perda de mg/105 rev).
[0050] O caulim calcinado pode ter uma perda de abrasão de Einlehner de 18 mg/105 rev ou menos. Por exemplo, o caulim calcinado pode ter uma perda de abrasão de Einlehner de 15 mg/105 rev ou menos, 12 mg/105 rev ou menos, 10 mg/105 rev ou menos ou 9 mg/105 rev ou menos. Em algumas modalidades, o caulim calcinado pode ter uma perda de abrasão de Einlehner de 5 mg/105 rev ou maior ou 9 mg/105 rev ou maior. Em algumas modalidades, o caulim calcinado pode ter uma perda de abrasão de Einlehner de 9 a 18 mg/105 rev, de 9 a 16 mg/105 rev ou de 9 a 15 mg/105 rev.
[0051] Da forma aqui usada, absorção de óleo é determinada usando ASTM D 281 “Absorção de óleo por Espátula Rub-out”. Os dados são reportados em libras (gramas) de óleo absorvido por 100 libras (gramas) de caulim calcinado (%).
[0052] O caulim calcinado pode ter uma absorção de óleo de 100% ou maior (100 libras ou mais de óleo por 100 libras de caulim calcinado (tratado termicamente)). Por exemplo, o caulim calcinado pode ter uma absorção de óleo de maior que 100%, 105% ou maior, 110% ou maior, 115% ou maior, 120% ou maior, 125% ou maior, 130% ou maior ou 135% ou maior. Em algumas modalidades, o caulim calcinado pode ter uma absorção de óleo de 100% a 115%, de 100% a 130%, de mais que 100% a 115%, de mais que 100% a 130%, de mais que 100% a 140%, de 105% a 120%, de 105% a 130%, de 105% a 140%, de 109% a 130% ou de 109% a 120%.
[0053] Da forma aqui usada, a área de superfície é determinada pelo método de Brunaruer Emmett Teller (BET) reconhecido na técnica usando N2 como o adsorbato. Resumidamente, a área de superfície de uma amostra de caulim calcinado, congelada em nitrogênio líquido, é medida por adsorção de gás nitrogênio e quantificada por meio de análise BET.
[0054] O caulim calcinado pode ter uma área de superfície de 17 m2/g ou maior. Por exemplo, o caulim calcinado pode ter uma área de superfície de maior que 17 m2/g, 18 m2/g ou maior, 19 m2/g ou maior, 20 m2/g ou maior, 21 m2/g ou maior ou 22 m2/g ou maior. Em algumas modalidades, o caulim calcinado pode ter uma área de superfície de 25 m2/g ou menos, 24 m2/g ou menos, 23 m2/g ou menos ou 22 m2/g ou menos. Em algumas modalidades, o caulim calcinado pode ter uma área de superfície de 17 m2/g a 25 m2/g, de 17 m22 22 22 /g a 22 m /g, de 19 m /g a 25 m /g, de maior que 20 m /g a 25 m /g ou de 21 m2/g a 25 m2/g.
[0055] Faixas representativas para brancura, perda da abrasão, absorção de óleo e área de superfície para o caulim calcinado da descrição são providas na tabela 3. Valores de brancura, perda da abrasão, absorção de óleo e área de superfície para caulins calcinados representativos são providos na tabela 4. Tabela 3
Tabela 4 
“nd” = não determinado
[0056] O caulim calcinado da descrição tem lustre e/ou espalhamento de luz melhorado.
[0057] Da forma aqui usada, lustre é determinado aplicando uma película de pigmento no vidro negro opticamente liso de uma mistura de 30 % de sólidos (em peso) de pigmento e água usando um 0,25 mil Bird Bar. Lustre é medido usando um medidor de lustre Technidyne T480 (Technidyne Corporation, New Albany, Indiana) a 75 graus (PL Método 50C).
[0058] O caulim calcinado pode ter um lustre de 30% ou maior. Por exemplo, o caulim calcinado pode ter um lustre de 32% ou maior, 35% ou maior, 38% ou maior, 40% ou maior, 42% ou maior, 44% ou maior, 45% ou maior, 46% ou maior, 48% ou maior ou 50% ou maior. Em algumas modalidades, o caulim calcinado pode ter um lustre de 50% ou menos, 48% ou menos, 47% ou menos ou 46% ou menos. Em algumas modalidades, o caulim calcinado pode ter um lustre de 30% a 50%, de 30% a 45%, de 35% a 50% ou de 35% a 45%.
[0059] Da forma aqui usada, espalhamento de luz é determinado aplicando uma película de pigmento no vidro negro opticamente liso de uma mistura de 30 % de sólidos (em peso) de pigmento e água usando um 0,25 mil Bird Bar. Os valores de reflectância das películas do pigmento depois da secagem em ar são medidas em comprimentos de onda de 457 nm e 577 nm por meio de um medidor de reflectância que tem uma geometria de esfera integrada como um reflectômetro Elrepho. Os valores de reflectância são convertidos pelo uso de equações de Kubelka-Munk para os coeficientes de espalhamento luz (m2/g).
[0060] O caulim calcinado pode ter um coeficiente de espalhamento a 457 nanômetros de 0,400 m2/g ou menos. Por exemplo, o caulim calcinado pode ter um coeficiente de espalhamento a 457 nanômetros de 0,380 m2/g ou menos, 0,350 m2/g ou menos, 0,340 m2/g ou menos, 0,335 m2/g ou menos, 0,330 m2/g ou menos, 0,325 m2/g ou menos, 0,320 m2/g ou menos, 0,315 m2/g ou menos, 0,310 m2/g ou menos, 0,305 m2/g ou menos ou 0,300 m2/g ou menos. Em algumas modalidades, o caulim calcinado pode ter um coeficiente de espalhamento a 457 nanômetros de maior que 0,300 m2/g, 0,305 m2/g ou maior, 0,310 m2/g ou maior ou 0,320 m2/g ou maior. Em algumas modalidades, o caulim calcinado pode ter um coeficiente de espalhamento a 457 nanômetros de 0,300 m2/g a 0,400 m2/g, de 0,300 m2/g a 0,350 m2/g, de 0,300 m2/g a 0,335 m2/g ou de 0,305 m2/g a 0,335 m2/g.
[0061] O caulim calcinado pode ter um coeficiente de espalhamento a 577 nanômetros de 0,300 m2/g ou menos. Por exemplo, o caulim calcinado pode ter um coeficiente de espalhamento 577 nanômetros de 0,250 m2/g ou menos, 0,235 m2/g ou menos, 0,229 m2/g ou menos, 0,228 m2/g ou menos, 0,227 m2/g ou menos, 0,226 m2/g ou menos, 0,225 m2/g ou menos, 0,224 m2/g ou menos, 0,223 m2/g ou menos, 0,222 m2/g ou menos, 0,221 m2/g ou menos ou 0,220 m2/g ou menos. Em algumas modalidades, o caulim calcinado pode ter um coeficiente de espalhamento a 577 nanômetros de maior que 0,220 m2/g, 0,221 m2/g ou maior, 0,222 m2/g ou maior, 0,223 m2/g ou maior, 0,224 m2/g ou maior ou 0,225 m2/g ou maior. Em algumas modalidades, o caulim calcinado pode ter um coeficiente de espalhamento a 577 nanômetros de 0,220 m2/g a 0,300 m2/g, de 0,221 m2/g a 0,229 m2/g ou de 0,221 m2/g a 0,227 m2/g.
[0062] Faixas representativas para lustre e coeficiente de espalhamento luz para o caulim calcinado da descrição são providos na tabela 5. Valores de lustre e coeficiente de espalhamento luz para caulins calcinados representativos são providos na tabela 6. Tabela 5
Tabela 6 
[0063] Produtos de caulim calcinados podem incluir uma pequena porcentagem de partículas superdimensionadas (partículas de resíduo grosseiro) que podem ter efeitos indesejáveis, tal como bloqueio do molde nos processos de extrusão. Estas partículas de resíduo grosseiro também podem causar deficiências na superfície do papel revestido/papel térmico. Adicionalmente, as partículas de resíduo grosseiro tendem a ser mais abrasivas e podem, desta forma, resultar em desgaste e rasgo do equipamento de aplicação. As partículas de resíduo grosseiro geralmente serão retidas em uma tela de malha 325 e são referidas aqui como resíduo de malha +325. O resíduo de malha +325 pode ser medido como especificado em ASTM C-325- 81 (1997).
[0064] O caulim calcinado pode ter um teor de resíduo de malha +325 de 300 ppm ou menos. Por exemplo, o caulim calcinado pode ter um teor de resíduo de malha +325 de 280 ppm ou menos, 250 ppm ou menos, 230 ppm ou menos, 200 ppm ou menos, 180 ppm ou menos, 150 ppm ou menos, 120 ppm ou menos, 100 ppm ou menos, menor que 100 ppm, 95 ppm ou menos, 90 ppm ou menos, 80 ppm ou menos, 70 ppm ou menos, 60 ppm ou menos, 50 ppm ou menos, 40 ppm ou menos, 30 ppm ou menos, 25 ppm ou menos ou 20 ppm ou menos. Em algumas modalidades, o caulim calcinado pode ter um teor de resíduo de malha +325 de 0 ppm ou maior, 5 ppm ou maior, 10 ppm ou maior, 15 ppm ou maior, 20 ppm ou maior, 30 ppm ou maior, 40 ppm ou maior, 50 ppm ou maior, 55 ppm ou maior, 60 ppm ou maior, 65 ppm ou maior ou 70 ppm ou maior. Em algumas modalidades, o caulim calcinado pode ter um teor de resíduo de malha +325 de 5 ppm a 300 ppm, de 5 ppm a 250 ppm, de 5 ppm a 200 ppm, de 5 ppm a 150 ppm, de 5 ppm a 100 ppm, de 10 ppm a 300 ppm, de 10 ppm a 200 ppm, de 10 ppm a 100 ppm, de 10 ppm a 80 ppm, de 15 ppm a 300 ppm, de 15 ppm a 200 ppm, de 15 ppm a 100 ppm ou de 15 ppm a 75 ppm.
[0065] Produtos de caulim calcinados podem incluir um baixo teor alcalino, incluindo óxido de sódio e óxido de potássio. Óxido de sódio e óxido de potássio são conhecidos por ter valores de expansão térmica altos e são, assim, indesejáveis em algumas aplicações. O caulim calcinado pode ter um teor de álcali de 0,25% em peso ou menos, com base no peso total do caulim calcinado. Em algumas modalidades, o caulim calcinado pode ter um teor de óxido de sódio de 0,20% em peso ou menos, 0,18% em peso ou menos, 0,15% em peso ou menos, 0,13% em peso ou menos, 0,10% em peso ou menos, 0,08% em peso ou menos ou 0,05% em peso ou menos, com base no peso total do caulim calcinado. Em algumas modalidades, o caulim calcinado pode ter um teor de óxido de sódio de 0,05% a 0,20% em peso, 0,05% a 0,15% em peso ou de 0,05% a 0,10% em peso, com base no peso total do caulim calcinado.
[0066] O caulim tratado termicamente da descrição pode compreender qualquer combinação das propriedades aqui descritas. Assim, a descrição engloba um caulim tratado termicamente que tem um PSD conforme descrito na tabela 1 em combinação com um tamanho de partícula médio conforme descrito na tabela 1 e/ou qualquer uma ou mais das propriedades descritas nas tabelas 3 e 5. A descrição engloba um caulim tratado termicamente que tem um PSD conforme descrito na tabela 1 e que tem os valores de espalhamento de luz descritos na tabela 5. A descrição engloba um caulim tratado termicamente que tem um PSD conforme descrito na tabela 1 e que tem os valores de absorção de óleo descritos na tabela 3.
[0067] É provido um método para preparar o produto caulim. O método é apresentado na forma esquemática na Figura 1. O método compreende prover uma primeira corrente de alimentação de caulim 6 que tem pelo menos cerca de 88 a 89% em peso das partículas de tamanho de 1 μm ou menos; uma etapa de filtração 8 da primeira corrente de alimentação para produzir uma torta de filtração 10; uma etapa de dispersão 12 da torta de filtração in um agente de dispersão sem sódio para prover uma segunda corrente de alimentação de caulim 14; e uma etapa de secagem e tratamento térmico 16 da segunda corrente de alimentação de caulim para produzir um caulim tratado termicamente 18.
[0068] Uma modalidade do método é apresentada na forma esquemática na Figura 2 em que antes da etapa de filtração 8, a primeira corrente de alimentação de caulim é submetida a uma etapa de classificação 20 para produzir uma corrente de alimentação com tamanho de partícula menor que tem pelo menos 97 a 98% em peso das partículas têm tamanho de 1 μm ou menos. A corrente de alimentação com tamanho de partícula menor é submetida a uma etapa de floculação 22, seguida pela etapa de filtração 8 para produzir a torta de filtração 10. A torta de filtração 10 é submetida à etapa de dispersão 12 para prover segunda corrente de alimentação de caulim 14. Etapa de secagem e aquecimento 16 compreende uma etapa de primeira secagem por aspersão 24 da segunda corrente de alimentação de caulim 14 e então submeter a corrente de alimentação 14 a uma etapa de pulverização 26, seguida por uma etapa de tratamento térmico 28 do material de caulim pulverizado para produzir caulim tratado termicamente 18. Opcionalmente, caulim tratado termicamente 18 é submetido à etapa adicional de pulverização 30 para produzir um caulim tratado termicamente pulverizado 32.
[0069] O método pode compreender ainda produzir a primeira corrente de alimentação de caulim 6 por uma etapa de processamento 4 compreendendo processar uma corrente de alimentação bruta de caulim hidratado misturado com água/com partículas grosseiras separadas 2 por uma etapa de classificação e uma etapa de beneficiamento para produzir a primeira corrente de alimentação de caulim 6. Ver Figura 3.
[0070] A corrente de alimentação bruta de caulim hidratado misturado com água/com partículas grosseiras separadas pode ser preparada a partir de um caulim bruto usando técnicas convencionais. Qualquer caulim hidratado bruto pode ser usado. Caulins brutos podem ser fundamentalmente de cor cinza, branco, cremoso, rosa ou vermelho/marrom de maneira tal que a presente descrição provê versatilidade de usar uma ampla variedade de brutos para obter o produto caulim calcinado final.
[0071] Tipicamente, o caulim bruto é triturado e reduzido em uma forma de pasta fluida (misturada em água) com a ajuda de um ou mais dispersantes aniônicos por meio do uso de um misturador de alta energia como um misturador de argila. Depois desta etapa de mistura de argila com água, o pH da pasta fluida dispersa é normalmente cerca de 7 a 10. Em algumas modalidades, a pasta fluida tem um pH de cerca de 10 (por exemplo, 9 a 10 ou 9,5 a 10). O dispersante pode ser um dispersante orgânico ou dispersante inorgânico. Os dispersantes inorgânicos tipicamente incluem sais de fosfato e dispersantes de silicato de sódio. Exemplos de sais de fosfato incluem polifosfatos e pirofosfatos inorgânicos (que são realmente um tipo de polifosfato), tal como hexametafosfato de sódio (SHMP), tripolifosfato de sódio (STPP) e pirofosfato de tetrassódio (TSPP). Os dispersantes orgânicos tipicamente incluem dispersantes a base de amônia, dispersantes de sulfonato, dispersantes de ácido carboxílico e dispersantes poliméricos, tais como dispersantes de poliacrilato, bem como outros dispersantes orgânicos convencionalmente empregados no processamento do pigmento de caulim. Combinações de dispersantes podem ser usadas, tal como uma combinação de carbonato de sódio, poliacrilato de sódio, silicato de sódio e hidróxido de sódio, conforme descrito na patente U.S. No. 8.664.319.
[0072] Partículas superdimensionadas (granuladas) que consistem amplamente de partículas de areia são então removidas do bruto misturado com água por qualquer maneira convencional usando uma ou mais de peneiras, caixas de areia, decantador por gravidade ou hidrociclones. A separação de partículas grosseiras tanto úmida quanto seca pode ser empregadas. Por exemplo, a separação de partículas grosseiras pode ser realizada combinando o caulim com água bruto e passando a mistura de pasta fluida através de uma peneira, tal como uma peneira de malha 325 ou uma peneira de malha 200.
[0073] A corrente de alimentação bruta de caulim hidratado misturado com água/com partículas grosseiras separadas resultante é então processada por uma etapa de classificação e uma etapa de beneficiamento para produzir uma primeira corrente de alimentação.
[0074] A classificação (também conhecida como fracionamento) e beneficiamento (também conhecido como refino) pode ser realizada usando quaisquer métodos conhecidos. Métodos de classificação incluem centrifugação e sedimentação. Métodos apropriados incluem sedimentação por gravidade ou elutriação, qualquer tipo de aparelho de hidrociclone ou centrifugação. Exemplos de centrífugas adequadas incluem Centrífuga de tigela de pássaro sólida, centrífugas de alta velocidade do bico do disco, centrífugas trifásicas horizontais e similares. A centrifugação em alta velocidade serve para separar o caulim bruto misturado com água/com as partículas grosseiras separadas em duas correntes. Em um exemplo não limitante, a centrifugação separa o caulim em uma corrente grosseira (pelo menos cerca de 80% em peso das partículas têm um tamanho de 2 mícrons ou mais grossas) e uma corrente fina (pelo menos cerca de 85% em peso das partículas têm um tamanho de 1 mícron ou menos). Em uma modalidade, a centrifugação é tal que a primeira corrente de alimentação, depois do beneficiamento, tem pelo menos cerca de 88 a 89% em peso das partículas têm tamanho de 1 μm ou menos.
[0075] Os métodos de beneficiamento incluem separação magnética, floculação seletiva, branqueamento redutivo, filtração, flotação e branqueamento por ozonização/oxidativo. Os métodos podem ser realizados de uma maneira adequada. Em uma modalidade, a etapa de beneficiamento é por separação magnética. Em uma modalidade, o beneficiamento é branqueamento por ozonização/oxidativo.
[0076] A separação magnética pode ser realizada usando um separador magnético com gradiente alto (HGMS) para remover magneticamente as impurezas paramagnéticas discretas coloridas (principalmente titânia que carrega ferro), melhorando assim a brancura. Estes separadores também são conhecidos como unidades HIMS (separadores magnéticos de alta intensidade). Os separadores HGMS convencionais ou melhorados podem ser empregados para a etapa de separação magnética. Os separadores magnéticos adequados incluem qualquer separador magnético de “alta intensidade” comercial ou próprio.
[0077] A floculação envolve separar os minerais de uma espécie de minerais da mesma espécie, por exemplo, a separação de partículas de caulim ultrafinas das partículas de caulim finas ou grossas. A floculação é realizada usando um material iônico, tal como um ácido (“floculação ácida”). O ácido sulfúrico é um ácido barato e muito disponível. A floculação pode ser realizada uma maneira adequada.
[0078] A floculação seletiva envolve separação das partículas de caulim ultrafinas das impurezas ferrosas de titânia descoloridas pela ajuda de produtos químicos de condicionamento (tais como ácido oleico e sais de cátion divalentes) e polímero de acrilamida altamente iônico/alto peso molecular em um vaso de assentamento, tal como classificador ou espessante. Métodos de separar as partículas de caulim das impurezas ferrosas de titânia usando técnica de floculação seletiva são descritos na patente U.S. No. 5.535. 890.
[0079] A flotação é realizada de qualquer maneira convencional incluindo flotação úmida, ultraflotação, flotação em espuma, flotação TREP (remoção de titânia e processo de extração) e semelhantes. Os métodos gerais de flotação são descritos em Mathur, S., “Caolin Flotation”, Journal of Colloid and Interface Science, 256, pp. 153-158, 2002, que está aqui incorporado por referência. Ver também a patente U.S. No. 8.557.037.
[0080] Geralmente, o branqueamento envolve aumentar a brancura do caulim. O branqueamento redutivo envolve colocar a corrente de caulim grosso em contato com uma quantidade adequada de um ou mais de sais de hidrossulfito (ditionita), permanganato de potássio, bicromatos alcalinos, perssulfato de amônio e semelhantes. Ver, por exemplo, patente U.S. No. 3.353.668. Em algumas modalidades, o método para preparar o produto caulim não inclui branqueamento redutivo. Assim, a corrente de caulim pode ser livre ou substancialmente livre de sais solúveis do processo de branqueamento. A presença de sais solúveis, tais como permanganato de potássio e hidrossulfito de zinco pode afetar o produto caulim. Por exemplo, uma alta concentração dos sais solúveis pode causar um maior teor de resíduo de malha +325, tamanho de partícula mais grosseiro ou aumento indesejavelmente grande na absorção de óleo. A presença de sais solúveis também pode flocular o caulim que pode afetar o processamento do caulim. Por exemplo, uma alta concentração de sais solúveis pode causar alta viscosidade do produto caulim no uso de papel ou diminuir a temperatura de vitrificação na utilização cerâmica.
[0081] O branqueamento por ozonização/oxidativo envolve branqueamento oxidativo, usando ozônio, de maneira a branquear os componentes, tais como descolorantes orgânicos, que podem estar presentes. O ozônio age não somente para destruir as porções substanciais de orgânicos descolorantes, mas também destrói por oxidação o dispersante orgânico, se um composto como este estiver presente. Entretanto, o ozônio não destrói os dispersantes inorgânicos. A ozonização é realizada de uma maneira adequada. Em um exemplo não limitante, a ozonização pode ser realizada e um nível de dosagem de cerca de 0,1 a cerca de 20 libras de ozônio por tonelada de caulim. Em outra modalidade, a ozonização é realizada a um nível de dosagem de cerca de 0,5 a cerca de 10 libras de ozônio por tonelada de caulim. O ozônio pode ser aplicado como uma corrente de bolhas que pode ser passada a montante através da pasta fluida. Isto pode ser um processo em batelada ou um processo contínuo no qual as bolhas de ozônio passam contracorrente a um fluxo da pasta fluida em uma tubulação ou outro condute, tal como coluna mista e empacotada.
[0082] Depois que a corrente de alimentação bruta de caulim hidratado misturado com água/com partículas grosseiras separadas é processada por uma etapa de classificação e uma etapa de beneficiamento, o resultado é uma primeira corrente de alimentação que tem pelo menos cerca de 88 a 89% em peso das partículas têm tamanho de 1 μm ou menos.
[0083] Opcionalmente, a corrente de alimentação bruta de caulim hidratado misturado com água/com partículas grosseiras separadas é submetida a duas etapas de classificação, por exemplo, uma classificação de tamanho grosseiro e classificação de tamanho mais fino. Em uma modalidade na qual a corrente de alimentação é submetida a duas etapas de classificação, a primeira corrente de alimentação tem pelo menos 70% em peso das partículas com tamanho de <0,3 mícrons. Em uma modalidade na qual a corrente de alimentação é submetida a duas etapas de classificação, a primeira corrente de alimentação tem pelo menos 86% em peso das partículas com tamanho de <0,5 mícrons.
[0084] Opcionalmente, o método inclui uma etapa adicional de beneficiamento na corrente de alimentação bruta de caulim hidratado misturado com água/com partículas grosseiras separadas. Em uma modalidade, a corrente de alimentação bruta de caulim hidratado misturado com água/com partículas grosseiras separadas é submetida às etapas de beneficiamento de ozonização e flotação. Em uma modalidade, a corrente de alimentação bruta de caulim hidratado misturado com água/com partículas grosseiras separadas é submetida às etapas de beneficiamento de separação magnética e floculação ácida.
[0085] A primeira corrente de alimentação é então submetida a uma segunda etapa de beneficiamento de filtração para produzir uma torta de filtração. A filtração serve para remover as impurezas solubilizadas juntamente com os sais dos subprodutos de desidratação, tipicamente seguindo por enxágue com água limpa.
[0086] Em uma modalidade, o método compreende adicionalmente uma segunda etapa de classificação antes da etapa de filtração. Especificamente, a primeira corrente de alimentação é classificada por centrifugação para prover uma fração de produtos finos que tem uma distribuição de tamanho de partícula fino de pelo menos cerca de 97 a 98% em peso das partículas têm tamanho de 1 μm ou menos. A fração de produtos finos da primeira corrente de alimentação é então filtrada para produzir uma torta de filtração produto. A fração de produto fino opcionalmente pode ser floculada antes da filtração. Ver Figura 2.
[0087] A centrifugação pode ser feita em uma única etapa ou em etapas múltiplas usando centrífugas de tigela sólida ou de bico de disco para prover a fineza desejada da partícula. Em um tratamento de centrifugação em alta velocidade, a centrífuga pode operar em forças “g” acima de cerca de 1.000 a cerca de 10.000. Em outra modalidade, no tratamento com centrifugação em alta velocidade, a centrífuga pode operar em forças “g” de cerca de 2.000 a cerca de 7.500. Ainda em outra modalidade, no tratamento com centrifugação em alta velocidade, a centrífuga pode operar em forças “g” acima de cerca de 2.500 a cerca de 5.000.
[0088] A torta de filtração produzida pela etapa de filtração é então dispersa em um agente de dispersão sem sódio para prover uma segunda corrente de alimentação. Dispersantes sem sódio exemplares incluem dispersantes a base de amônia. Dispersantes a base de amônia exemplares incluem amônia, poliacrilato de amônio, polifosfato de amônio, AMP-95 (2- amino-2-metil-1-propanol) ou combinação dos mesmos.
[0089] A segunda corrente de alimentação é então seca e tratada termicamente. A secagem pode ser realizada por qualquer método convencional na técnica. Exemplos adequados para secar o caulim incluem secagem por aspersão, secagem flash, secagem rotatória ou outras técnicas de conglomeração.
[0090] O caulim seco é tipicamente pulverizado antes do tratamento térmico. A pulverização pode ser conduzida de uma maneira adequada. Em uma modalidade, o caulim é pulverizado pelo menos uma vez. Em outra modalidade, o caulim é pulverizado em pelo menos duas ações separadas (pulverizado duas vezes). A pulverização pode romper qualquer aglomerado que possa estar presente. Tais aglomerados podem se formar durante a secagem, alterando o tamanho de partícula obtido pela centrifugação em alta velocidade e outras etapas do método.
[0091] Quando o caulim é aquecido, ele se submete a uma série de mudanças características, detectáveis por vários métodos incluindo análise térmica diferencial (DTA). O tratamento térmico pode ser empregado para formar um ou mais de metacaulim, caulim parcialmente calcinado e caulim completamente calcinado, dependendo da temperatura/duração do tratamento térmico. Em uma modalidade, o tratamento térmico empregado resulta em caulim completamente calcinado. Da forma aqui usada, “caulim completamente calcinado” se refere a caulim que foi tratado termicamente a uma temperatura de 900 °C a cerca de 1.200 °C. Em uma modalidade, o tratamento térmico empregado resulta em metacaulim.
[0092] O tratamento térmico é realizado em uma de uma atmosfera inerte, uma atmosfera oxidante e uma atmosfera de redução. A calcinação destrói a cristalinidade do caulim hidratado e torna o caulim substancialmente amorfo. A calcinação ocorre depois do aquecimento em temperaturas na faixa de cerca de 700 a cerca de 1.200 °C por um período de tempo suficiente. Os calcinadores rotatórios vertical e horizontal comerciais podem ser usados para produzir metacaulim, caulim parcialmente calcinado e/ou caulim calcinado. A operação é controlada para evitar a calcinação em temperaturas suficientemente altas para formar mulita indesejada (3Al2O3.SiO2).
[0093] O caulim tratado termicamente pode ser submetido a etapas de classificação por centrifugação úmida ou em ar para produzir um produto de distribuição de tamanho ainda mais fino. Por exemplo, um caulim completamente calcinado pode ser lameado a 20 % em peso em água e submetido a centrifugação para produzir uma fração de tamanho ainda mais fino.
[0094] Em alguns métodos da técnica anterior, uma etapa de delaminação é realizada durante o refino do caulim, por exemplo, depois da classificação. Os processos de delaminação incluem moagem em moinho de bolas, trituração em meios (incluindo trituração em meios agitados e/ou trituração em meios de alta energia). Em uma modalidade do presente método, o método exclui qualquer processo de delaminação.
[0095] Em certas modalidades, o método para preparar o produto caulim tratado termicamente pode incluir prover uma primeira corrente de alimentação de caulim que tem pelo menos cerca de 88 a 89% em peso das partículas que tem tamanho de 1 μm ou menos; classificar a primeira corrente de alimentação de caulim por centrifugação para prover uma distribuição de tamanho de partícula fino de pelo menos cerca de 97 a 98% em peso das partículas que tem tamanho de 1 μm ou menos; filtrar a primeira corrente de alimentação de caulim para produzir uma torta de filtração; dispersar o filtrado em um agente de dispersão sem sódio para prover uma segunda corrente de alimentação de caulim; e secar e tratar termicamente a segunda corrente de alimentação de caulim, em que o método para preparar o caulim tratado termicamente não inclui uma etapa de branqueamento. O método pode prover um produto caulim tratado termicamente da forma aqui descrita.
[0096] As propriedades ópticas melhoradas (lustre e espalhamento de luz) com distribuição de tamanho de partícula mais fina e estreita do caulim da descrição devem ser altamente vantajosas para as aplicações, tais como em papel térmico, revestimentos de industriais e arquitetônicos e semelhantes. Para revestimentos arquitetônicos ou industriais, o pigmento de caulim calcinado deve melhorar as propriedades de cobertura e ópticas, resultando assim em uso de menos pigmento calcinado, comparado à técnica anterior ou redução de TiO2 para obter as propriedades ópticas semelhantes.
[0097] Em uma modalidade, o caulim aqui descrito é usado em papel térmico. Nas aplicações de papel térmico, quando usado como o revestimento de base, os pigmentos inventivos devem melhorar a capacidade de isolamento, cobertura, maciez e absorção de cera do pré-revestimento usado no papel térmico direto. O papel térmico tipicamente tem pelo menos três camadas: uma camada de substrato, uma camada ativa para formar uma imagem e uma camada de base entre a camada de substrato e a camada ativa. A camada de base contém um aglutinante e um caulim calcinado como um melhorador de porosidade e pode adicional e opcionalmente conter um dispersante, agente umectante e outros aditivos. O melhorador de porosidade contribui com as propriedades de efusividade térmica desejáveis da camada de base. A camada de base contém uma quantidade suficiente de um melhorador de porosidade para contribuir para prover as propriedades de isolamento, tal como uma efusividade térmica benéfica, que facilita a formação de imagem de alta qualidade na camada ativa. Em uma modalidade, a camada de base contém cerca de 5% em peso ou mais e cerca de 95% em peso ou menos de um melhorador de porosidade. Em outra modalidade, a camada de base contém cerca de 15% em peso ou mais e cerca de 90% em peso ou menos de um melhorador de porosidade. Ainda em outra modalidade, a camada de base contém cerca de 15% em peso ou mais e cerca de 40% em peso ou menos de um melhorador de porosidade. Ver, por exemplo, patente U.S. No. 7.902.117.
[0098] Além do mais, o material caulim calcinado pode ser usado em papel e, em particular, pigmento para revestimento base de papel térmico, revestimentos, fios e cabos, plásticos, pneu e borracha, construção. Monômeros exemplares para uso no preparo de formulações de revestimento ou ligação ao papel compreendendo caulim calcinado são descritos na patente U.S. No. 8.642.182.
[0099] Adicionalmente, devido à menor abrasão e outras propriedades físicas, o caulim calcinado da descrição também pode ser usado no revestimento e preenchimento de papel.
[00100] O caulim calcinado da descrição também pode ser tratado na superfície usando silanos para fio e cabo e outras aplicações de plásticos de engenharia.
[00101] Em uma modalidade, o caulim tratado termicamente da descrição pode ser usado em um revestimento industrial ou arquitetônico. O caulim da descrição provê uma maior razão de contraste que indica maior energia melhorada, brancura melhorada e resistência de brancura e/ou maior tingimento em um revestimento como este, comparado aos caulins comerciais atualmente disponíveis.
[00102] Desta maneira, o caulim aqui descrito pode ser usado para uma variedade de aplicações. Usos não limitantes para o caulim calcinado aqui descritos incluem a fabricação de produtos de papel e papelão, revestimentos de papel, produtos cerâmicos, tintas, polímeros, borrachas, plásticos de engenharia e tintas de impressão. O processo de caulim aqui descrito também pode ser usado para processar qualquer tipo de argila de caulim bruto: macia e dura, de diferentes cores (cinza, branco, creme, amarelo, marrom, vermelho e rosa) e misturas dos mesmos.
[00103] Os produtos, composições e métodos de preparar e usar são descritos adicionalmente em detalhes em referência aos seguintes exemplos experimentais. Estes exemplos são providos para fins de ilustração somente e não devem ser considerados limitantes, a menos que de outra forma especificado. Assim, os produtos, composições e métodos da descrição de nenhuma maneira devem ser considerados limitados aos seguintes exemplos, mas ao contrário, devem englobar qualquer e todas as variações que ficarão evidentes como um resultado do ensinamento aqui provido.
[00104] As propriedades descritas nos seguintes exemplos foram avaliadas pelos seguintes métodos.
[00105] A distribuição de tamanho de partícula (PSD) foi medida por sedimentação do material de partícula em uma condição completamente dispersa em um meio aquoso padrão, tal como água, usando um analisador do tamanho de partícula SEDIGRAPH 5100 (Micromeretics Corporation). Os dados são reportados como diâmetros esféricos equivalentes (d.e.e.) em uma base de porcentagem em peso. O tamanho de partícula médio d50 é o valor determinado desta maneira da partícula d.e.e. na qual há 50% em peso das partículas que têm um d.e.e. menor que o valor d50.
[00106] A brancura foi determinada pelo método T452 padrão TAPPI. Os dados são reportados como a porcentagem de reflectância para luz de um comprimento de onda de 457 nm (valor GEB).
[00107] A perda de abrasão de Einlehner foi determinada por um testador de abrasão Einlehner AT 1000, usando 15% em peso de sólidos e 100.000 revoluções. A abrasão de Einlehner é reportada em perda de mg/100.000 revoluções (perda de mg/105 rev).
[00108] A absorção de óleo foi determinada usando ASTM D 281 “Absorção de óleo por Espátula Rub-out”. Os dados são reportados em libras de óleo absorvidas por 45,36 kg (100 libras) de caulim calcinado (%).
[00109] A área de superfície foi determinada pelo método BET reconhecido na técnica usando N2 como o adsorbato.
[00110] Os exemplos 1 e 2 foram preparados de caulim bruto exclusivamente cinza do tipo terciário bruto.
[00111] Este exemplo provê dados para um caulim calcinado preparado de acordo com a presente descrição e um caulim calcinado comercialmente disponível comparativo. O caulim calcinado comercialmente disponível (também referido aqui como “caulim de controle”) é produzido a partir de uma corrente de alimentação bruta quimicamente dispersa de caulim hidratado misturado com água/com partículas grosseiras separadas que é submetida a uma etapa de classificação e uma etapa de beneficiamento para produzir uma corrente de alimentação for calcinação. A corrente de alimentação de caulim de controle tem 88 a 89% <1 mícron de tamanho de partícula, conforme medido pelo analisador do tamanho de partícula SEDIGRAPH 5100 (Micromeritics Corporation, USA). O caulim calcinado comparativo neste exemplo, a amostra comparativa 1 foi preparada obtendo uma amostra da corrente de alimentação de caulim de controle e secagem aspergindo-o no laboratório. O material seco foi então pulverizado usando um pulverizador Micro equipado com uma tela de 0,020” e então calcinado em um forno de mufla de laboratório a 1.079 oC (isto é, 1.975 oF) por um tempo de encharcamento de 60 minutos. O produto caulim calcinado resultante foi então pulverizado usando o pulverizador Micro equipado com a tela de 0,020”.
[00112] A amostra 1 é uma modalidade do caulim calcinado inventivo. A amostra 1 foi preparada diluindo caulim da corrente de alimentação de caulim de controle a cerca de 30% de sólidos, seguido por centrifugação para obter uma fração de produtos finos com 97 a 98% <1 mícron de tamanho de partícula. As frações de produtos finos obtidas da etapa de centrifugação foram então submetidas a floculação (“floculadas”) usando 8 libras/tonelada de alume e ácido sulfúrico a pH=3,5, seguido por filtração em vácuo em laboratório para desidratar e remover os sais solúveis. A torta de filtração resultante continha cerca de 55% de sólidos. A torta de filtração foi então redispersa com hidróxido de amônio a pH cerca de 10,0. O erro do filtro disperso foi então seco por aspersão, pulverizado e calcinado em um forno de mufla de laboratório a 1.079 oC (isto é, 1.975 oF) por um tempo de encharcamento de 60 minutos, conforme descrito para a Amostra comparativa 1. O caulim calcinado resultante foi então pulverizada usando o pulverizador Micro, conforme descrito para a Amostra comparativa 1.
[00113] As propriedades físicas e ópticas da Amostra comparativa 1 e Amostra 1 foram medidas. A tabela 7 a seguir mostra as propriedades da Amostra comparativa 1 (caulim calcinado comercialmente disponível) e Amostra 1 (o caulim calcinado inventivo). Tal bela 7
[00114] Conforme mostrado na tabela 7, Amostra 1 tem brilho de GE significativamente maior e valor de abrasão de Einlehner menor que da Amostra comparativa 1. Adicionalmente, a Amostra 1 tem uma distribuição de tamanho de partícula muito mais fina e mais estreita tanto na extremidade de distribuição grossa (>5 mícrons) quanto na extremidade da fina (<2 mícrons), bem como um tamanho de partícula médio menor, comparado à Amostra comparativa 1. Além do mais, o valor de absorção de óleo para a Amostra 1 é acentuadamente maior, que é uma propriedade desejável para certas aplicações, tais como revestimentos arquitetônicos e industriais e aplicações em papel térmico (absorção de cera etc.). O produto caulim calcinado inventivo teve um menor teor de resíduo de malha +325 de 0,0016% (16 ppm) comparado ao 0,0095% (95 ppm) para a Amostra comparativa 1. Os dados também mostraram que a área de superfície de Amostra 1 é aumentada de 16,9 m2/g para a Amostra comparativa 1 para 19,9 m2/g para o caulim calcinado inventivo. Esta é uma outra indicação da distribuição de tamanho de partícula mais fina de produto caulim calcinado inventivo. Assim, as etapas de processamento adicionais usadas para preparar a Amostra 1 vantajosamente resultam em um caulim calcinado que tem propriedades ópticas melhoradas, absorção de óleo melhorada, melhor área de superfície e abrasão reduzida, comparada à Amostra comparativa 1.
[00115] Neste exemplo, outro caulim calcinado preparado de acordo com a presente descrição foi preparado e comparado à Amostra comparativa 1 (ANSILEX® 93 regular). Na modalidade do caulim calcinado inventivo, a Amostra 2, foi preparada sem etapa de centrifugação adicional usada para preparar a Amostra 1. A amostra 2 foi preparada diluindo caulim a partir da alimentação ANSILEX® regular 93 a cerca de 25% de sólidos, seguido por floculação usando 8 libras/tonelada de alume e ácido sulfúrico a pH=3,5 em seguida. A argila floculada resultante foi então submetida a filtração usando a filtração em vácuo em sistema de laboratório para desidratar e remover os sais solúveis. A torta de filtração resultante continha cerca de 55% de sólidos. A torta de filtração foi então redispersa com hidróxido de amônio a pH cerca de 10,0. O erro do filtro disperso foi então seco por pulverização, pulverizado e calcinado em um forno de mufla de laboratório a 1.079 oC (isto é, 1.975 oF) por um tempo de encharcamento de 60 minutos, conforme descrito no Exemplo 2. O caulim calcinado resultante foi então pulverizado usando o pulverizador Micro de laboratório e as propriedades físicas e ópticas da Amostra 2 foram medidas. Os dados são apresentados na tabela 8. Tabela 8
“nd” = não determinado
[00116] Conforme mostrado na tabela 8, a brancura da Amostra 2 é semelhante à Amostra comparativa 1. Entretanto, a Amostra 2 (o caulim calcinado inventivo) tem uma distribuição de tamanho de partícula mais fina e mais estreita tanto na extremidade grosseira da distribuição (>5 mícrons) quanto na extremidade fina (<2 mícrons), bem como um tamanho de partícula médio menor em comparação à Amostra comparativa 1. Os dados também mostram que a área de superfície do caulim calcinado inventivo é aumentada ligeiramente de 16,9 m2/g para ANSILEX® 93 regular para 17,8 m2/g para caulim calcinado inventivo. O produto caulim calcinado inventivo teve um menor teor de resíduo de malha +325 de 0,0072% (72 ppm) comparado ao 0,0095% (95 ppm) para a Amostra comparativa 1. Também há um aumento no valor de absorção de óleo para o caulim inventivo comparado à Amostra comparativa 1.
[00117] Os resultados apresentados nos Exemplos 1 e 2 (Tabela 7 e Tabela 8) demonstram a significância de uma etapa de centrifugação adicional para obter uma corrente de alimentação do calcinador mais fina que resulta no produto caulim calcinado com uma distribuição de tamanho de partícula muito mais fina e mais estreita, bem como outras propriedades melhoradas (por exemplo, maior brilho de GE, menor abrasão de Einlehner, maior área de superfície, maior absorção de óleo), comparado à Amostra comparativa 1. Os dados nos Exemplos 1 e 2 também ilustram claramente os benefícios adicionais de filtração combinada ao uso de um dispersante do filtro a base de amônia que resulta em um produto calcinado inventivo com distribuição de tamanho de partícula mais fina e igualmente mais estreita. Assim, as etapas de processamento adicionais usadas para preparar as Amostras 1 e 2 inventivas vantajosamente resultam em um caulim calcinado que tem uma distribuição de tamanho de partícula tanto mais fina quanto mais estreita comparada à técnica anterior.
[00118] A modalidade do caulim calcinado inventivo, Amostra 3, neste exemplo foi produzida a partir de uma corrente de alimentação de caulim hidratado ultrafino, obtido das operações de fabricação de caulim da BASF. O caulim nesta corrente de alimentação contém cerca de 50% produtos brutos cinza, o equilíbrio sendo os outros tipos de produtos brutos incluindo produtos brutos nas cores branco, creme, marrom, avermelhado, rosa. A corrente de alimentação de caulim hidratado ultrafino é preparada a partir de uma corrente de alimentação bruta de caulim hidratado quimicamente dispersa submetida a classificação de tamanho grosseiro, flotação, ozonização e etapas de classificação de tamanho ultrafino nas operações de fabricação da BASF. Uma centrífuga de bico de disco (Alpha Laval) é utilizada para obter o tamanho ultrafino com pelo menos 70% em peso das partículas menores que 0,3 mícrons.
[00119] Neste exemplo, a fração de produtos finos da centrífuga AlphaLaval da unidade com 73% com tamanho de partícula <0,3 mícrons foi flocada, filtrada e redispersa usando amônia como o dispersante a pH cerca de 10,0, conforme descrito no Exemplo 1. O produto de filtro redisperso foi então seco por pulverização seguido por pulverização com um pulverizador Micro. O material de alimentação preparado foi então calcinado em um forno tipo mufla de laboratório a temperatura de 1.079 oC (1.975 °F) por um período de encharcamento de 60 minutos. O produto calcinado resultante foi então pulverizado usando um pulverizador Micro e as propriedades físicas e ópticas da Amostra 3 foram medidas.
[00120] A comparativa 2 foi preparada da mesma maneira que a Amostra 3, exceto que a torta de filtração foi redispersa usando um dispersante a base de sódio (em vez de usar amônia). Especificamente, uma combinação de poliacrilato de sódio/carbonato de sódio/sódio hexametafosfato (SAP) foi usado para redispersar o produto do filtro a pH cerca de 7. Os outros parâmetros do processo, tais como secagem por aspersão, pulverização e calcinação foram mantidos os mesmos. A distribuição de tamanho de partícula de Amostra comparativa 2 foi medida.
[00121] Os dados são apresentados na tabela 9. Tabela 9
“nd” = não determinado
[00122] Conforme mostrado na tabela 9, o caulim calcinado inventivo que é disperso usando amônia na etapa do filtro tem uma distribuição de tamanho de partícula mais fina e mais estreita tanto na extremidade grosseira da distribuição (>5 mícrons) quanto na extremidade fina (<2 mícrons), bem como tamanho de partícula médio menor, comparado à Amostra comparativa 1. Ao contrário, a Amostra comparativa 2 (o produto do filtro disperso usando dispersantes a base de sódio) resulta em um produto calcinado com tamanho de partícula muito mais grosseiro. A partir deste exemplo, pode-se perceber as vantagens de se usar amônia como o dispersante secundário na etapa de filtração para se obter produto calcinado inventivo com tamanho de partícula mais fino e estreito.
[00123] Amostra 3 (o caulim calcinado inventivo) tem brilho de GE significativamente maior e menor valor de abrasão de Einlehner comparada à Amostra comparativa 1. O produto caulim calcinado inventivo teve um menor teor de resíduo de malha +325 de 0,0051% (51 ppm) comparado ao 0,0095% (95 ppm) para a Amostra comparativa 1. Além do mais, a área de superfície do caulim calcinado inventivo é aumentada acentuadamente de 16,9 m2/g para a Amostra comparativa 1 para 20,8 m2/g para o caulim calcinado inventivo. Também há um aumento significativo no valor de absorção de óleo para o caulim inventivo comparado à Amostra comparativa 1.
[00124] A distribuição de tamanho de partículas para as Amostras 1 a 3 (modalidades do caulim calcinado inventivo) e Amostra comparativa 1 (caulim calcinado comercialmente disponível) é apresentada graficamente na Figura 4. As curvas para a distribuição de partícula das Amostras 1 a 3 são mais acentuadas que a curva para a amostra comparativa, indicativo da distribuição de tamanho de partícula mais estreita para as Amostras 1 a 3, comparadas à Amostra comparativa 1.
[00125] Os dados do espalhamento de luz para a Amostra comparativa 1 e Amostras 1 a 3 (o caulim calcinado inventivo) são mostrados na tabela 10. O espalhamento de luz foi determinado aplicando uma película de pigmento no vidro negro opticamente liso de uma mistura de 30 % de sólidos (em peso) de pigmento e água usando um 0,25 mil Bird Bar. Os valores de reflectância das películas do pigmento depois da secagem em ar são medidas em comprimentos de onda de 457 nm e 577 nm por meio de um medidor de reflectância que tem uma geometria de esfera integrada como um reflectômetro Elrepho. Os valores de reflectância são convertidos pelo uso de equações de Kubelka-Munk para os coeficientes de espalhamento luz (m2/g). Similar ao espalhamento de luz, o lustre é determinado aplicando uma película de pigmento no vidro negro opticamente liso de uma mistura de 30 % de sólidos (em peso) de pigmento e água usando um 0,25 mil Bird Bar. O lustre é medido usando um medidor de lustre Technidyne T480 (Technidyne Corporation, New Albany, Indiana) a 75 graus (Método PL 50C). Tabela 10
[00126] Os dados na tabela 10 demonstram que o método da descrição produz caulim calcinado com melhores propriedades de espalhamento de luz tanto nos comprimentos de onda de 457 nm quanto de 577 nm. Adicionalmente, há uma melhora significativa no lustre para os produtos de caulim calcinados inventivos comparados à Amostra comparativa 1. A amostra 1 apresenta uma melhoria particularmente grande no lustre, que tem um lustre que está acima de 30% maior que o da Amostra comparativa 1. As melhores propriedades de espalhamento de luz e de lustre são uma indicação de morfologia semelhante ou melhor para o produto calcinado inventivo as comparado à Amostra comparativa 1.
[00127] Composição química para a Amostra comparativa 1 e a amostras de caulim calcinados inventivas 1 a 3 foi obtida pela determinação da composição elementar em massa usando uma Espectroscopia de fluorescência de raios-X (XRF) Panalytical. Neste procedimento de medição analítica com a máquina XRF, antes de colocar as amostras no carrossel de XRF, cada amostra é primeiramente seca em um forno para garantir que a umidade da superfície seja removida, seguido por queima das amostras em um forno tipo mufla a 1.000 oC por 60 minutos para determinar o valor de perda-na-queima (LOI). Depois desta etapa, a amostra é resfriada em um dissecador e prensada em um grânulo usando celulose como o aglutinante (observe que a celulose é inerte para a análise de XRF realizada nas amostras de caulim).
[00128] A tabela 11 contém dados de XRF para os três produtos calcinados inventivos, bem como para a Amostra comparativa 1. O XRF produz uma lista das porcentagens de nove elementos químicos (Si, Al, Na, K, Ti, Fe, Ca, Mg e P) expressos como óxidos: SiO2, Al2O3, Na2O, K2O, TiO2, Fe2O3, CaO, MgO e P2O5. Os resultados são reportados em uma base sem voláteis. Também estão apresentados na tabela os valores LOI para cada produto. Tabela 11
[00129] Conforme pode ser visto a partir dos dados na tabela 11, as Amostras 1 a 3 contêm somente cerca de um quarto do sódio contido pela Amostra comparativa 1. Assim, as etapas de processamento usadas para preparar as Amostras 1 a 3 vantajosamente resultam em uma grande redução no teor de sódio.
[00130] Sem ficar preso à teoria, acredita-se que sódio, por exemplo, de um dispersante de sódio usado no preparo de uma corrente de alimentação bruta quimicamente dispersa de caulim hidratado misturado com água/com partículas grosseiras separadas preenche os poros nas partículas de caulim durante a calcinação, reduzindo assim a área de superfície e o volume do poro do produto calcinado final. Desta forma, acredita-se que a redução no teor de sódio contribui com as melhores propriedades de absorção de óleo e área de superfície do caulim preparado de acordo com o método desta descrição.
[00131] Além do mais, a quantidade de impureza de titânia descolorida (anatase) é reduzida em grau elevado de cerca de 1,7% para a Amostra comparativa 1 a 1,45% para a Amostra 1 devido à etapa de centrifugação adicional aplicada para remover as partículas mais grosseiras e mais densas, incluindo impurezas de titânia descoloridas. A amostra 3 também tem uma quantidade reduzida de TiO2, indicando que o método usado para preparar a Amostra 3 reduz a contaminação de titânio na corrente de alimentação de caulim.
[00132] Desta forma, as etapas de processamento usadas para preparar a Amostra 1 e 3 vantajosamente resultam em uma redução favorável no teor de titânia que, por sua vez, resulta em melhor resposta de calcinação e maior brancura do produto (ver Amostra 1 na tabela 7 e Amostra 3 na tabela 9).
[00133] A composição química também foi determinada para as amostras de caulim dispersas usando amônia (Amostra 3) ou dispersante a base de sódio (Amostra comparativa 2), descritas no Exemplo 3. A Amostra 3 e a Amostra comparativa 2 são preparadas de forma idêntica, exceto para os dispersantes usados durante a etapa de filtração antes da calcinação. Os dados são apresentados na tabela 12. Tabela 12
[00134] A composição química também foi determinada para as amostras de caulim dispersas usando amônia (Amostra 3) ou dispersante a base de sódio (Amostra comparativa 2) descritas no Exemplo 3. A Amostra 3 e a Amostra comparativa 2 são preparadas de forma idêntica, exceto para os dispersantes usados durante a etapa de filtração antes da calcinação. Os dados são apresentados na tabela 12.
[00135] Os dados para a Amostra 3 e Amostra comparativa 2, conforme apresentados na tabela 12, ilustram que o uso de um dispersante a base de amônia significativamente reduz o teor de sódio do produto calcinado final, comparado aos produtos de caulim calcinados preparados usando um dispersante a base de sódio. Por exemplo, a Amostra 3 contém somente cerca de 20% do sódio presente na Amostra comparativa 2 na qual a alimentação do calcinador foi dispersa usando um dispersante a base de sódio. Também é notável que há cerca de 32% de redução no valor de P2O5 também para o produto caulim inventivo. Este resultado sugere que o fosfato (provavelmente como um resultado de se usar hexa metafosfato de sódio em dispersante a base de sódio) também é removido da superfície do caulim durante a etapa de filtração (removido com o filtrado). A presença de quantidade excessiva de álcalis, tal como sódio, nos materiais de alimentação do calcinador pode levar ao fluxo durante a calcinação, que causa a agregação das partículas. Desta forma, também acredita-se que qualquer redução no sódio obtido pelo método da descrição, conforme ilustrado nos Exemplos 1, 2 e 3 reduz a incidência e/ou a extensão do fluxo durante a calcinação e, desta forma, contribui para uma melhor distribuição de tamanho de partícula estreita e melhor morfologia do produto caulim calcinado final obtido pelo método da descrição.
[00136] Uma tinta foi preparada compreendendo tanto um caulim calcinado fino comercialmente disponível (Amostra comparativa 4) ou um caulim calcinado desta descrição (Amostra 4). A formulação da tinta é mostrada na tabela 13. Tabela 13
[00137] As propriedades das duas formulações de tinta foram distinguidas por: viscosidade, razão de contraste, luminosidade, brancura, amarelamento, valores L, a e b de Hunter, lustre a 20 graus e a 60 graus, brilho a 85 graus e força corante.
[00138] A viscosidade é uma medida da resistência ao fluxo. A viscosidade foi medida usando um viscosímetro de Stormer e é expressa como Unidades de Krebs (KU).
[00139] A razão de contraste foi determinada medindo a reflectância sobre um substrato preto e sobre um substrato branco usando um Espectrofotômetro de Hunter. A razão de contraste é a razão da reflectância do preto/reflectância do branco. Brancura, Amarelamento e valores L, a, b de Hunter foram medidos usando um Espectrofotômetro de Hunter.
[00140] Lustre e brilho foram medidos usando um medidor de lustre em três ângulos de incidência (20, 60 e 85).
[00141] A força corante foi avaliada usando uma base branca contendo o caulim que foi tingido (corante preto adicionado) e a reflectância do cinza correspondente foi medida. A Amostra comparativa 4 foi medida contra a Amostra 4 e a luminosidade da sombra cinza é dada como um valor numérico com base na reflectância. Quanto maior a força corante, mais clara é a sombra.
[00142] Os dados estão mostrados na tabela 14. Tabela 14
[00143] Estes dados mostram melhor poder de cobertura (maior razão de contraste), melhor brilho e brancura e força corante muito maior para a Amostra 4, contendo um caulim calcinado desta descrição, comparado à Amostra comparativa 4. Uma força corante superior vantajosamente permite a redução de TiO2, reduzindo assim os custos gerais da formulação.
[00144] As descrições de cada e toda patente, pedido de patente e publicação aqui citadas estão aqui incorporadas por referência na íntegra para todas as finalidades.
[00145] Embora os produtos, composições, métodos de prepará-los e seus métodos de uso tenham sido descritos com referência às modalidades específicas, é evidente que outras modalidades e variações podem ser concebidas por outros versados na técnica sem fugir do espírito e escopo dos produtos e métodos descritos. Deve-se considerar que as reivindicações em anexo incluem todas tais modalidades e variações equivalentes.
[00146] As composições e métodos das reivindicações em anexo não são limitadas ao escopo pelas composições e métodos específicos aqui descritos, que são considerados ilustrações de poucos aspectos das reivindicações e quaisquer composições e métodos que são funcionalmente equivalentes devem cair no escopo das reivindicações. Várias modificações das composições e métodos além daquelas aqui mostradas e descritas devem cair no escopo das reivindicações em anexo. Adicionalmente, embora somente certos materiais e etapas do método representativos aqui descritos sejam especificamente descritos, outras combinações dos materiais e etapas do método também devem cair no escopo das reivindicações em anexo, mesmo se não especificamente citadas. Assim, uma combinação das etapas, elementos, componentes ou constituintes pode ser explicitamente mencionada aqui; entretanto, outras combinações de etapas, elementos, componentes e constituintes são incluídas, mesmo que não explicitamente estabelecidas.
[00147] O termo “compreendendo” e variações do mesmo da forma aqui usada é usado como um sinônimo ao termo “incluindo” e variações do mesmo e são termos em aberto e não limitantes. Embora os termos “compreendendo” e “incluindo” tenham sido usados aqui para descrever várias modalidades, os termos “consistindo essencialmente de” e “consistindo de” podem ser usados no lugar de “compreendendo” e “incluindo” para prover modalidades mais específicas e também são descritos. Da forma usada nesta descrição e nas reivindicações em anexo, as formas no singular “um”, “uma”, “o”, “a” incluem as referentes formas no plural, a menos que o contexto claramente indique o contrário. A descrição das faixas de porcentagem e outras faixas aqui inclui a descrição dos pontos finais da faixa e quaisquer números inteiros providos na faixa.
Claims (18)
1. Caulim tratado termicamente, caracterizado pelo fato de que tem um brilho de GE de pelo menos 92 e uma distribuição de tamanho de partícula de: igual a ou maior que 99% em peso de partículas com um diâmetro esférico equivalente (d.e.e.) menor que 10 mícrons; igual a ou maior que 93% em peso de partículas com um d.e.e. menor que 5 mícrons; igual a ou maior que 85% em peso de partículas com um d.e.e. menor que 2 mícrons; igual a ou maior que 77% em peso de partículas com um d.e.e. menor que 1 mícrons; e igual a ou maior que 25% em peso de partículas com um d.e.e. menor que 0,5 mícron, em que o caulim tratado termicamente tem um teor de resíduo de malha +325 de 300 ppm ou inferior e (a) um tamanho de partícula médio de 0,50 a 0,59 mícrons, ou (b) um teor de óxido de sódio menor que ou igual a 0,25% em peso do caulim tratado termicamente, ou (c) uma absorção de óleo de 54,43 kg a 63,50 kg (120 a 140 libras) de óleo/45,36 kg (100 libras) de caulim tratado termicamente.
2. Caulim tratado termicamente de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que tem um teor de resíduo de malha +325 de 90 ppm ou inferior.
3. Caulim tratado termicamente de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que tem um teor de óxido de sódio menor que ou igual a 0,1% em peso do caulim tratado termicamente.
4. Caulim tratado termicamente de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que tem um brilho de GE de pelo menos 92 a 96.
5. Caulim tratado termicamente de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que tem uma absorção de óleo maior que 45,36 kg a 63,50 kg (100 a 140 libras) de óleo/45,36 kg (100 libras) de caulim tratado termicamente.
6. Caulim tratado termicamente de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que tem um coeficiente de espalhamento a 457 nanômetros de 0,305 a 0,335 m2/g e/ou tem um coeficiente de espalhamento a 577 nanômetros de 0,223 a 0,230 m2/g.
7. Caulim tratado termicamente de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que tem uma área de superfície de 17,0 a 25,0 m2/g.
8. Caulim tratado termicamente de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que tem uma perda de abrasão Einlehner de 9 a 18 mg/105 rev.
9. Caulim tratado termicamente de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que tem um lustre de 30% a 45%.
10. Artigo de manufatura compreendendo o caulim como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, o artigo caracterizado pelo fato de ser selecionado a partir do grupo que consiste em: um produto de papel, um produto de papelão, uma composição de revestimento de papel, uma composição de cerâmica, uma composição de tinta, uma composição de polímero, uma composição de borracha, uma composição de plástico de engenharia e uma composição de tinta de impressão.
11. Artigo de manufatura de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o artigo é um produto de papel, preferivelmente em que o papel é um papel térmico, preferivelmente em que o papel térmico tem uma camada de base que compreende o caulim, preferivelmente em que o artigo é uma composição de tinta.
12. Método para preparar um produto de caulim tratado termicamente como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: prover uma primeira corrente de alimentação de caulim tendo pelo menos 88 a 89% em peso das partículas tendo tamanho de 1 μm ou inferior; classificar a primeira corrente de alimentação de caulim por centrifugação para prover uma distribuição de tamanho de partícula fina de pelo menos 97 a 98% em peso das partículas tendo tamanho de 1 μm ou inferior; filtrar a primeira corrente de alimentação de caulim para produzir uma torta de filtração; dispersar o filtrado em um agente de dispersão livre de sódio para prover uma segunda corrente de alimentação de caulim; e secar e tratar termicamente a segunda corrente de alimentação de caulim, em que o método para preparar o caulim tratado termicamente é livre de uma etapa de branqueamento redutiva.
13. Método de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente flocular a primeira corrente de alimentação antes da etapa de filtração.
14. Método de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que a segunda corrente de alimentação de caulim tem um pH de 10.
15. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 14, caracterizado pelo fato de que etapa de prover compreende processar uma corrente de alimentação bruta de caulim hidratado misturado com água/com partículas grosseiras separadas por uma etapa de classificação e uma etapa de beneficiamento para produzir uma primeira corrente de alimentação de caulim tendo pelo menos 88 a 89% em peso das partículas tendo tamanho de 1 μm ou inferior, e em que a etapa de beneficiamento da etapa de processamento compreende separação magnética.
16. Método de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracterizado pelo fato de que a etapa de processamento compreende uma etapa de flotação e a primeira corrente de alimentação de caulim tem pelo menos 70% em peso das partículas tendo tamanho de 0,3 μm ou inferior, preferivelmente em que a etapa de processamento compreende adicionalmente uma etapa de ozonização subsequente à etapa de flotação.
17. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 14 a 16, caracterizado pelo fato de que a etapa de processamento compreende uma etapa de flotação seletiva e a primeira corrente de alimentação de caulim tem pelo menos 86% em peso das partículas tendo tamanho de 0,5 μm ou inferior.
18. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 17, caracterizado pelo fato de que o método exclui processos de delaminação.
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