BR122021017268B1

BR122021017268B1 - Métodos para melhorar as propriedades físicas e/ou mecânicas da celulose microfibrilada re-dispersa

Info

Publication number: BR122021017268B1
Application number: BR122021017268-4A
Authority: BR
Inventors: Mark Windebank; David Skuse; Madeleine Adams; Guillaume Tellier
Original assignee: Fiberlean Technologies Limited
Priority date: 2016-04-22
Filing date: 2017-04-21
Publication date: 2022-11-22
Also published as: CN114687233A; CN109072552A; PL3445910T3; CA3021428C; KR102251141B1; KR20180131574A; KR102374477B1; MX2019014164A; KR102058639B1; EP3690137A1; MX2018011695A; EP4092188A1; JP2023071819A; JP6765486B2; BR112018069542A2; EP3445910A1; PT3445910T; JP2022024033A; KR20210054587A; US20210221920A1

Abstract

São descritos métodos para melhorar as propriedades físicas e/ou mecânicas da celulose microfibrilada re- dispersa seca ou parcialmente seca.

Description

Dividido do pedido de Patente de Invenção BR 11 2018 069542 4, depositado em 21 de abril de 2017. CAMPO TÉCNICO

[001] A presente invenção se refere de forma geral a métodos para melhorar a re-dispersibilidade de celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca e métodos de re-dispersão de celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca. Os métodos podem, por exemplo, compreender a desidratação da composição aquosa, opcionalmente seguida por secagem. A celulose microfibrilada re-dispersa pode, por exemplo, compreender a re-dispersão da celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca em um meio líquido e na presença de um aditivo diferente do material particulado inorgânico e/ou na presença de uma combinação de materiais particulados inorgânicos. O aditivo e/ou a combinação de materiais particulados inorgânicos podem, por exemplo, aumentar a propriedade mecânica e/ou física da celulose microfibrilada re-dispersa. A presente invenção se refere ainda a composições compreendendo celulose microfibrilada re- dispersa e ao uso de celulose microfibrilada re-dispersa em um artigo, um produto ou uma composição.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[002] Nos últimos anos, demonstrou-se que a celulose microfibrilada e as composições compreendendo as mesmas têm uma variedade de propriedades úteis, incluindo a melhoria das propriedades mecânicas, físicas e/ou óticas de uma variedade de produtos, tais como papel, cartão, artigos poliméricos, tintas, e similares. Tipicamente preparada em forma aquosa, normalmente é seca para transporte, a fim de reduzir seu peso e custos de transporte associados. O usuário final irá então voltar a dispersar a celulose microfibrilada antes de utilizar no uso final pretendido. No entanto, após a secagem e a re-dispersão, algumas ou todas as suas propriedades vantajosas são diminuídas ou perdidas. Assim, existe uma necessidade contínua de melhorar as propriedades da celulose microfibrilada após a secagem e a re-dispersão.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[003] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção é fornecido um método para melhorar a re- dispersibilidade de celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca, compreendendo secar ou secar pelo menos parcialmente uma composição aquosa de celulose microfibrilada por um método compreendendo: (i) desidratar a composição aquosa por um ou mais de: (a) desidratação por prensa de correia, por exemplo, prensa de correia automatizada de alta pressão, (b) desidratação por centrifugação, (c) desidratação por prensa de tubo, (d) desidratação por prensa de parafuso e (e) desidratação por prensa rotativa; seguido de secagem, ou (ii) desidratar a composição aquosa, seguido de secagem por um ou mais dos seguintes: (f) secagem em um secador de leito fluidizado, (g) secagem por secador de micro-ondas e/ou radiofrequência, (h) secagem em um moinho ou secador de varredura de ar quente, por exemplo, um moinho de células ou um moinho de atritor e (i) secagem por liofilização; ou (iii) qualquer combinação de desidratação de acordo com (i) e secagem de acordo com (ii), ou (iv) uma combinação de desidratação e secagem da composição aquosa, onde após a re-dispersão da celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca em um meio líquido, a celulose microfibrilada re-dispersa tem uma propriedade mecânica e/ou física que é mais próxima da celulose microfibrilada antes da secagem ou da secagem pelo menos parcialmente do que seria para secar de acordo com (i), (ii), (iii) ou (iv), opcionalmente, em que a celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca compreende material particulado inorgânico e/ou um aditivo, cuja presença aumenta a propriedade mecânica e/ou física da celulose microfibrilada re-dispersa.

[004] Em certas modalidades, o método compreende adicionalmente a re-dispersão da celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca no meio líquido, e opcionalmente compreendendo adicionalmente utilizar a celulose microfibrilada re-dispersa na fabricação de um artigo, um produto ou uma composição.

[005] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção é fornecido um método de re-dispersão de celulose microfibrilada, o método compreendendo a re-dispersão de celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca em um meio líquido, em que a celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca foi preparada por desidratação e secagem de uma composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada em que a celulose microfibrilada re-dispersa possui uma propriedade mecânica e/ou física que é mais próxima da celulose microfibrilada antes da secagem ou da secagem pelo menos parcialmente do que teria sido não obstante a referida desidratação e secagem, opcionalmente em que a celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca compreende: (i) material particulado inorgânico, (ii) uma combinação de materiais particulados inorgânicos e/ou (iii) um aditivo que não é material particulado inorgânico, cuja presença durante a re-dispersão melhora a propriedade mecânica e/ou física da celulose microfibrilada re-dispersa; e em que a desidratação é selecionada de um ou mais de: (a) desidratação por prensa de correia, por exemplo, prensa de correia automatizada de alta pressão; (b) desidratação por centrifugação; (c) desidratação por prensa de tubo; (d) desidratação por prensa de parafuso; e (e) desidratação por prensa rotativa; e/ou em que a secagem é selecionada de um ou mais de: (f) secagem em um secador de leito fluidizado; (g) secagem em secador de micro-ondas e/ou radiofrequência; (h) secagem em um moinho ou secador de varredura de ar quente, por exemplo, um moinho de células ou um moinho atritor; e (i) secagem por liofilização.

[006] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é fornecido um método para melhorar as propriedades físicas e/ou mecânicas da celulose microfibrilada re-dispersa seca ou parcialmente seca, o método compreendendo: a. fornecer: uma composição aquosa de celulose microfibrilada; b. desidratar a composição aquosa por um ou mais de: (i) desidratação por prensa de correia, (ii) uma prensa de correia automatizada de alta pressão, (iii) centrífuga, (iv) prensa de tubo, (v) prensa de parafuso, e (vi) prensa rotativa; para produzir uma composição de celulose microfibrilada desidratada; c. secar a composição de celulose microfibrilada desidratada por um ou mais de: (i) um secador de leito fluidizado, (ii) secador de micro-ondas e/ou radiofrequência, (iii) um moinho ou secador de varredura de ar quente, um moinho de células ou um moinho de células multirotor e (iv) liofilização; para produzir uma composição de celulose microfibrilada seca ou parcialmente seca; depois do que se re-dispersa a composição de celulose microfibrilada seca ou parcialmente seca em um meio líquido, a celulose microfibrilada tem um índice de tração e/ou viscosidade que é pelo menos 50% do índice de tração e/ou viscosidade da composição aquosa de celulose microfibrilada antes secar a uma concentração comparável e uma inclinação da fibra de 20 a 50.

[007] De acordo com um quarto aspecto da presente invenção, é fornecido um método de re-dispersão de celulose microfibrilada, o método compreendendo re-dispersar celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca em um meio líquido e na presença de um aditivo diferente de material particulado inorgânico que aumenta a propriedade mecânica e/ou física da celulose microfibrilada re-dispersa, em que a celulose microfibrilada antes de ser seca ou seca pelo menos parcialmente tem uma inclinação de fibra de 20 a 50.

[008] De acordo com um quinto aspecto da presente invenção, é fornecido um método de re-dispersão de celulose microfibrilada, o método compreendendo a re-dispersão de celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca em um meio líquido e na presença de uma combinação de materiais particulados inorgânicos, em que a combinação de materiais particulados inorgânicos aumenta a propriedade mecânica e/ou física da celulose microfibrilada re- dispersa, opcionalmente em que a combinação de materiais particulados inorgânicos compreende carbonato de cálcio e um mineral platy.

[009] De acordo com um sexto aspecto da presente invenção, é fornecida uma composição compreendendo celulose microfibrilada re-dispersa dispersa em um meio líquido e que é obtenível/obtida por um método de acordo com qualquer aspecto ou modalidade da presente invenção, e tendo, a uma concentração comparável, um índice de tração e/ou viscosidade que é pelo menos 50% do índice de tração e/ou viscosidade da composição aquosa de celulose microfibrilada antes da secagem, em que (i) a celulose microfibrilada da composição aquosa tem um inclinação da fibra de 20 a 50, e/ou (ii) a composição aquosa de celulose microfibrilada compreende material particulado inorgânico.

[0010] De acordo com um sétimo aspecto da presente invenção, é fornecido o uso de celulose microfibrilada re- dispersa de acordo com qualquer aspecto ou modalidade da presente invenção. Em certas modalidades, a celulose microfibrilada é utilizada em um artigo, um produto ou uma composição. Assim, de acordo com outro aspecto da presente invenção, é fornecido um artigo, um produto ou uma composição compreendendo uma celulose microfibrilada de acordo com qualquer aspecto ou modalidade da presente invenção.

[0011] Os detalhes, exemplos e preferências fornecidos em relação a qualquer um ou mais dos aspectos estabelecidos da presente invenção se aplicam igualmente a todos os aspectos da presente invenção. Qualquer combinação das modalidades, exemplos e preferências aqui descritas em todas as suas variações possíveis é englobada pela presente invenção, a menos que indicado de outro modo aqui, ou de outro modo claramente contradito pelo contexto.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0012] A Figura 1 mostra um resumo do efeito do uso de um refinador de disco único em uma composição seca compreendendo materiais de celulose microfibrilada e carbonato de cálcio.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0013] Buscando melhorar uma ou mais propriedades de celulose microfibrilada re-dispersa e composições compreendendo as mesmas, foi surpreendentemente constatado que uma combinação de desidratação e secagem, por exemplo, desidratação mecânica e secagem, de uma composição aquosa (nunca antes seca) compreendendo celulose microfibrilada, opcionalmente na presença de um particulado inorgânico e/ou outro aditivo como aqui descrito, pode ser implementada de modo a aprimorar ou melhorar uma ou mais propriedades da celulose microfibrilada após re-dispersão. Isto é, comparado com a celulose microfibrilada antes da secagem, uma ou mais propriedades da celulose microfibrilada re- dispersa são mais próximas da ou das propriedades da celulose microfibrilada antes da secagem do que teriam sido, exceto pela combinação de desidratação e secagem. Do mesmo modo, verificou-se surpreendentemente que a incorporação de material particulado inorgânico, ou uma combinação de materiais particulados inorgânicos e/ou outros aditivos, como aqui descrito, pode aumentar a re- dispersibilidade da celulose microfibrilada após secagem inicial.

[0014] Assim, em certas modalidades, o método para melhorar a re-dispersibilidade da celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca compreende secar ou secar pelo menos parcialmente uma composição aquosa por um método compreendendo: (i) desidratar a composição aquosa por um ou mais de: (a) desidratação por prensa de correia, por exemplo, prensa de correia automatizada de alta pressão, (b) desidratação por centrifugação, (c) desidratação por prensa de tubo, (d) desidratação por prensa de parafuso e (e) desidratação por prensa rotativa; seguido de secagem, ou (ii) desidratar a composição aquosa, seguido da secagem por um ou mais dos seguintes: (f) secagem em um secador de leito fluidizado, (g) secagem em secador de micro-ondas e/ou radiofrequência, (h) secagem em um moinho ou secador de varredura de ar quente, por exemplo, um moinho de células ou um moinho atritor e (i) secagem por liofilização; ou (iii) qualquer combinação de desidratação de acordo com (i) e secagem de acordo com (ii), ou (iv) uma combinação de desidratação e secagem da composição aquosa.

[0015] Em certas modalidades, se a secagem é por liofilização, a desidratação compreende um ou mais de (a) a (e).

[0016] Após a subsequente re-dispersão, por exemplo, após o transporte para outra instalação, da celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca em um meio líquido, a celulose microfibrilada re- dispersa tem uma propriedade mecânica e/ou física que é mais próxima da celulose microfibrilada antes da secagem ou da secagem pelo menos parcialmente do que seria secar de acordo com (i), (ii), (iii) ou (iv).

[0017] Assim, de acordo com outro aspecto, é fornecido um método de re-dispersão de celulose microfibrilada, o método compreendendo re-dispersar celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca em um meio líquido, em que a celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca foi preparada por desidratação e secagem de uma composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada em que a celulose microfibrilada re-dispersa tem uma propriedade mecânica e/ou física que é mais próxima da celulose microfibrilada antes da secagem ou da secagem pelo menos parcialmente do que teria sido a referida desidratação e secagem, opcionalmente, em que a celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca compreende: (i) material particulado inorgânico, (ii) uma combinação de materiais particulados inorgânicos, e/ou (iii) um aditivo que não é material particulado inorgânico, cuja presença durante a re-dispersão aumenta a propriedade mecânica e/ou física da celulose microfibrilada re-dispersa; e, opcionalmente, em que a desidratação é selecionada de um ou mais de: (a) desidratação por prensa de correia, por exemplo, prensa de correia automatizada de alta pressão; (b) desidratação por centrifugação; (c) desidratação por prensa de tubo; (d) desidratação por prensa de parafuso; e (e) desidratação por prensagem rotativa; e/ou em que a secagem é selecionada de um ou mais de: (f) secagem em um secador de leito fluidizado; (g) secagem em secador de micro-ondas e/ou radiofrequência (h) secagem em um moinho ou secador de varredura de ar quente, por exemplo, um moinho de células ou um moinho atritor; e (i) secagem por liofilização;

[0018] Em certas modalidades, se a secagem for por liofilização, a desidratação compreende um ou mais de (a) a (e).

[0019] Assim, de acordo com outro aspecto, é fornecido um método para melhorar as propriedades físicas e/ou mecânicas da celulose microfibrilada re-dispersa seca ou parcialmente seca, o método compreendendo: a. fornecer uma composição aquosa de celulose microfibrilada; b. desidratar a composição aquosa por um ou mais de: (i) desidratação por prensa de correia, (ii) uma prensa de correia automatizada de alta pressão, (iii) centrífuga, (iv) prensa de tubo, (v) prensa de parafuso, e (vi) prensa rotativa; para produzir uma composição de celulose microfibrilada desidratada; c. secar a composição de celulose microfibrilada desidratada por um ou mais de: (i) um secador de leito fluidizado, (ii) secador de micro-ondas e/ou radiofrequência, (iii) um moinho ou secador de varredura de ar quente, um moinho de células ou um moinho de células multirotor e (iv) liofilização; para produzir uma composição de celulose microfibrilada seca ou parcialmente seca; depois do que se re-dispersa a composição de celulose microfibrilada seca ou parcialmente seca em um meio líquido, a celulose microfibrilada tem um índice de tração e/ou viscosidade que é pelo menos 50% do índice de tração e/ou viscosidade da composição aquosa de celulose microfibrilada antes de secar a uma concentração comparável e uma inclinação da fibra de 20 a 50.

[0020] As seções a seguir dizem respeito a qualquer um dos aspectos descritos acima.

[0021] Referências a “seco” ou “secar” incluem “pelo menos parcialmente seco” ou “ou secar pelo menos parcialmente”.

[0022] Em certas modalidades, a composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada é desidratada por prensa de correia, por exemplo, prensa de correia automatizada de alta pressão, seguida por secagem, por exemplo, através de um ou mais de (f) a (i) acima.

[0023] Em certas modalidades, a composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada é desidratada por centrifugação, seguida por secagem, por exemplo, através de um ou mais de (f) a (i) acima.

[0024] Em certas modalidades, a composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada é desidratada por prensa de tubo, seguida por secagem, por exemplo, através de um ou mais de (f) a (i) acima.

[0025] Em certas modalidades, a composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada é desidratada por prensa de parafuso, seguida por secagem, por exemplo, através de um ou mais de (f) a (i) acima.

[0026] Em certas modalidades, a composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada é desidratada por prensa rotativa, seguida por secagem, por exemplo, através de um ou mais de (f) a (i) acima.

[0027] Em certas modalidades, a composição aquosa é desidratada, por exemplo, através de um ou mais de (a) a (e) acima, e depois seca em um secador de leito fluidizado.

[0028] Em certas modalidades, a composição aquosa é desidratada, por exemplo, através de um ou mais de (a) a (e) acima, e depois seca por micro-ondas e/ou seca por radiofrequência.

[0029] Em certas modalidades, a composição aquosa é desidratada, por exemplo, através de um ou mais de (a) a (e) acima, e depois seca em um moinho ou secador de varredura de ar quente, por exemplo, um moinho de células ou um moinho Atritor. Um Moinho Atritor pode ser um pulverizador-secador Atritor, um Moinho de Célula Atritor, um moinho classificador Atritor Extended ou um secador Atritor Air Swept Tubular (AST) (Atritor Limited, 12 The Stampings, Blue Ribbon Park, Coventry, West Midlands, Inglaterra). Tais moinhos podem ser utilizados para preparar a composição aquosa de celulose microfibrilada que é subsequentemente seca e depois re-dispersa.

[0030] Em certas modalidades, a composição aquosa é desidratada, por exemplo, através de um ou mais de (a) a (e) acima, e depois seca por liofilização. Em certas modalidades, a desidratação é feita por um ou mais dos itens (a) a (e) descritos acima.

[0031] A desidratação e a secagem podem ser realizadas por qualquer período de tempo adequado, por exemplo, de cerca de 30 minutos a cerca de 12 horas, ou de cerca de 30 minutos a cerca de 8 horas, ou de cerca de 30 minutos a cerca de 4 horas, ou de cerca de 30 minutos a cerca de 2 horas. O período de tempo dependerá de fatores tais como, por exemplo, o teor de sólidos da composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada, a quantidade global da composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada e a temperatura de secagem.

[0032] Em certas modalidades, a secagem é conduzida a uma temperatura de cerca de 50 °C a cerca de 120 °C, por exemplo, de cerca de 60 °C a cerca de 100 °C, ou pelo menos cerca de 70 °C, ou pelo menos cerca de 75 °C, ou pelo menos cerca de 80 °C.

[0033] Em certas modalidades, o método compreende adicionalmente re-dispersar a celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca em um meio líquido, que pode ser um líquido aquoso ou não aquoso. Em certas modalidades, o meio líquido é um líquido aquoso, por exemplo, água. Em certas modalidades, a água é uma água residual ou uma água residual reciclada derivada da fábrica em que a celulose microfibrilada re-dispersa é utilizada para fabricar um artigo, um produto ou uma composição. Por exemplo, em fábricas de fabricação de papel/cartão, a água pode ser ou compreender água clara reciclada do processo de fabricação de papel. Em certas modalidades, pelo menos uma porção de qualquer material particulado inorgânico e/ou aditivo diferente do material particulado inorgânico pode estar presente na água clara reciclada.

[0034] Em certas modalidades, o método compreende adicionalmente usar a celulose microfibrilada re-dispersa na fabricação de um artigo, um produto ou uma composição, que são muitos e variados e incluem, sem limitação, papel e cartão, artigos poliméricos, produtos e composições, e outras composições, tais como revestimentos, por exemplo, tinta.

[0035] Em certas modalidades, a celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca compreende material particulado inorgânico e/ou um aditivo, cuja presença aumenta uma propriedade mecânica e/ou física da celulose microfibrilada re-dispersa. Tais materiais particulados inorgânicos e aditivos são aqui descritos abaixo.

[0036] A composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada pode ser desidratada e seca de modo a reduzir o teor de água em pelo menos 10% em peso, com base no peso total da composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada antes da desidratação e secagem, por exemplo, por pelo menos 20% em peso, ou em pelo menos 30% em peso, ou em pelo menos 40% em peso, ou em pelo menos 50% em peso, ou em pelo menos 60% em peso, ou em pelo menos 70% em peso, ou pelo menos 80% em peso, ou pelo menos 80% em peso, ou pelo menos 90% em peso, ou em pelo menos cerca de 95% em peso, ou em pelo menos cerca de 99% em peso, ou por menos cerca de 99,5% em peso, ou pelo menos 99,9% em peso.

[0037] Por "seco" entende-se que o teor de água da composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada é reduzido em pelo menos 95% em peso.

[0038] Por "parcialmente seco" entende-se que o teor de água da composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada é reduzido em uma quantidade inferior a 95% em peso. Em certas modalidades, “parcialmente seco” significa que o teor de água da composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada é reduzido em pelo menos 50% em peso, por exemplo, em pelo menos 75% em peso, ou pelo menos 90% em peso.

[0039] A composição aquosa compreende celulose microfibrilada. Por "celulose microfibrilada" entende-se uma composição de celulose na qual as microfibrilas de celulose são liberadas ou parcialmente liberadas como espécies individuais ou como agregados menores em comparação com as fibras de uma celulose pré- microfibrilada. A celulose microfibrilada pode ser obtida por microfibrilação de celulose, incluindo, mas não limitado aos processos aqui descritos. Fibras de celulose típicas (isto é, pasta pré-microfibrilada) adequadas para utilização incluem agregados maiores de centenas ou milhares de microfibrilas de celulose individuais. Ao microfibrilar a celulose, características e propriedades particulares, incluindo, mas não se limitando às características e propriedades descritas aqui, são conferidas à celulose microfibrilada e às composições incluindo a celulose microfibrilada.

[0040] A celulose microfibrilada pode ser derivada de qualquer fonte adequada, como aqui descrito.

[0041] Salvo indicação em contrário, as propriedades de tamanho de partícula aqui referidas para os materiais particulados inorgânicos são como medidas de um modo bem conhecido por sedimentação do material particulado em uma condição totalmente dispersa em um meio aquoso utilizando uma máquina Sedigraph 5100 como fornecida pela Micromeritics Instruments Corporation, Norcross, Georgia,EUA (telefone: +1 770 662 3620; website: www.micromeritics.com), aqui referido como uma “unidade Micromeritics Sedigraph 5100”. Tal máquina fornece medições e um gráfico da percentagem cumulativa em peso de partículas com um tamanho, referido na técnica como o "diâmetro esférico equivalente" (e.s.d), inferior aos valores e.s.d apresentados. O tamanho médio de partícula d50 é o valor determinado desta maneira da partícula e.s.d na qual existem 50% em peso das partículas que têm um diâmetro esférico equivalente menor do que o valor de d50.

[0042] Alternativamente, quando indicado, as propriedades de tamanho de partícula aqui referidas para os materiais particulados inorgânicos são medidas pelo método convencional bem conhecido empregado na técnica de espalhamento de luz laser, usando uma máquina Malvern Mastersizer S como fornecida pela Malvern Instruments Ltd (ou por outros métodos que dão essencialmente o mesmo resultado). Na técnica de espalhamento de luz laser, o tamanho das partículas em pós, suspensões e emulsões pode ser medido usando a difração de um feixe de laser, com base em uma aplicação da teoria de Mie. Tal máquina fornece medições e um gráfico da percentagem cumulativa por volume de partículas com um tamanho, referido na técnica como o "diâmetro esférico equivalente" (e.s.d), inferior aos valores e.s.d apresentados. O tamanho médio de partícula d50 é o valor determinado desta maneira da partícula e.s.d na qual existem 50% em volume das partículas que têm um diâmetro esférico equivalente menor do que o valor de d50.

[0043] Salvo indicação em contrário, as propriedades de tamanho de partícula dos materiais de celulose microfibrilados são medidas pelo método convencional bem conhecido empregado na técnica de espalhamento de luz laser, utilizando uma máquina Malvern Mastersizer S como fornecida por Malvern Instruments Ltd (ou por outros métodos que fornecem essencialmente o mesmo resultado).

[0044] Em certas modalidades, a celulose microfibrilada tem um d50 que varia de cerca de 5 μm a cerca de 500 μm, conforme medido por espalhamento de luz laser. Em certas modalidades, a celulose microfibrilada tem um d50 igual ou inferior a cerca de 400 μm, por exemplo, igual ou inferior a cerca de 300 μm, ou igual ou inferior a cerca de 200 μm, ou igual ou inferior a cerca de 150 μm, ou igual ou inferior a cerca de 125 μm, ou igual ou inferior a cerca de 100 μm, ou igual ou inferior a cerca de 90 μm, ou igual ou inferior a cerca de 80 μm, ou igual a ou inferior a cerca de 70 μm, ou igual ou inferior a cerca de 60 μm, ou igual ou inferior a cerca de 50 μm, ou igual ou inferior a cerca de 40 μm ou igual ou inferior a cerca de 30 μm ou igual ou inferior a cerca de 20 μm ou igual ou inferior a cerca de 10 μm.

[0045] Em certas modalidades, a celulose microfibrilada tem um tamanho de partícula de fibra modal que varia de cerca de 0,1 a 500 μm. Em certas modalidades, a celulose microfibrilada tem um tamanho de partícula de fibra modal de pelo menos cerca de 0,5 μm, por exemplo, pelo menos cerca de 10 μm, ou pelo menos cerca de 50 μm, ou pelo menos cerca de 100 μm, ou pelo menos cerca de 150 μm, ou pelo menos cerca de 200 μm, ou pelo menos cerca de 300 μm, ou pelo menos cerca de 400 μm.

[0046] Adicionalmente ou alternativamente, a celulose microfibrilada pode ter uma inclinação de fibra igual ou superior a cerca de 10, conforme medido por Malvern. A inclinação da fibra (isto é, a inclinação da distribuição do tamanho de partícula das fibras) é determinada pela seguinte fórmula:Inclinação = 100 x (d30/d70)

[0047] A celulose microfibrilada pode ter uma inclinação de fibra igual ou inferior a cerca de 100. A celulose microfibrilada pode ter uma inclinação de fibra igual ou inferior a 75, ou igual ou inferior a cerca de 50, ou igual ou inferior a cerca de 40, ou igual ou inferior a cerca de 30. A celulose microfibrilada pode ter uma inclinação de fibra de cerca de 20 a cerca de 50, ou de cerca de 25 a cerca de 40, ou de cerca de 25 a cerca de 35, ou de cerca de 30 a cerca de 40.

[0048] A celulose microfibrilada pode, por exemplo, ser tratada antes de desidratação e/ou secagem. Por exemplo, um ou mais aditivos como especificado abaixo (por exemplo, sal, açúcar, glicol, ureia, glicol, carboximetilcelulose, goma de guar ou uma combinação dos mesmos conforme especificado abaixo) podem ser adicionados à celulose microfibrilada. Por exemplo, um ou mais oligômeros (por exemplo, com ou sem os aditivos especificados acima) podem ser adicionados à celulose microfibrilada. Por exemplo, um ou mais materiais particulados inorgânicos podem ser adicionados à celulose microfibrilada para melhorar a dispersibilidade (por exemplo, talco ou minerais tendo um tratamento de superfície hidrofóbico, tal como um tratamento de superfície com ácido esteárico (por exemplo, carbonato de cálcio tratado com ácido esteárico). Por exemplo, ser suspenso em solventes dielétricos baixos. A celulose microfibrilada pode, por exemplo, estar em uma emulsão, por exemplo, uma emulsão de óleo/água, antes da desidratação e/ou secagem. A celulose microfibrilhada pode estar, por exemplo, em uma composição de masterbatch, por exemplo, uma composição de masterbatch de polímero e/ou uma composição de masterbatch de alto teor de sólidos antes da desidratação e/ou secagem. A celulose microfibrilada pode, por exemplo, ser uma composição de alto teor de sólidos (por exemplo, teor de sólidos igual ou superior a cerca de 60% em peso ou igual ou superior a cerca de 70% em peso ou igual ou superior a cerca de 80% em peso ou igual ou superior a cerca de 90% em peso ou igual ou superior a cerca de 95% em peso ou igual ou superior a cerca de 98% em peso ou igual ou superior a cerca de 99% em peso) antes da desidratação e/ou secagem. Qualquer combinação de um ou mais dos tratamentos pode adicional ou alternativamente ser aplicável à celulose microfibrilada após desidratação e secagem, mas antes ou durante a re-dispersão.

[0049] A celulose microfibrilada re-dispersa tem uma propriedade mecânica e/ou física que é mais próxima da da celulose microfibrilada antes da secagem ou da secagem pelo menos parcialmente do que seria para secar de acordo com (i), (ii), (iii) ou (iv) acima.

[0050] Em certas modalidades, a celulose microfibrilada re-dispersa tem uma propriedade mecânica e/ou física que é mais próxima da celulose microfibrilada antes da secagem ou da secagem pelo menos parcialmente do que seria para secar de acordo com (i), (ii) ou (iii).

[0051] A propriedade mecânica pode ser qualquer propriedade mecânica determinável associada à celulose microfibrilada. Por exemplo, a propriedade mecânica pode ser uma propriedade de resistência, por exemplo, índice de tração. O índice de tração pode ser medido usando um testador de tração. Qualquer método e aparelho adequados podem ser utilizados desde que sejam controlados de modo a comparar o índice de tração da celulose microfibrilada antes da secagem e após a nova dispersão. Por exemplo, a comparação deve ser conduzida em concentrações iguais de celulose microfibrilada e qualquer outro material aditivo ou particulado inorgânico que possa estar presente. O índice de resistência à tração pode ser expresso em quaisquer unidades adequadas, tais como, por exemplo, N.m/g ou kN.m/kg.

[0052] A propriedade física pode ser qualquer propriedade física determinável associada à celulose microfibrilada. Por exemplo, a propriedade física pode ser viscosidade. A viscosidade pode ser medida usando um viscosímetro. Qualquer método e aparelho adequados podem ser utilizados desde que sejam controlados de modo a comparar a viscosidade da celulose microfibrilada antes da secagem e após a nova dispersão. Por exemplo, a comparação deve ser conduzida em concentrações iguais de celulose microfibrilada e qualquer outro material aditivo ou particulado inorgânico que possa estar presente. Em certas modalidades, a viscosidade é a viscosidade de Brookfield, com unidades de mPa.s.

[0053] Em certas modalidades, o índice de tração e/ou a viscosidade da celulose microfibrilada re-dispersa é pelo menos cerca de 25% do índice de tração e/ou da viscosidade da composição aquosa de celulose microfibrilada antes da secagem, por exemplo, pelo menos cerca de 30%, ou pelo menos cerca de 35%, ou pelo menos cerca de 40%, ou pelo menos 45%, ou pelo menos cerca de 50%, ou pelo menos cerca de 55%, ou pelo menos cerca de 60%, ou pelo menos cerca de 65%, ou pelo menos cerca de 70%, ou pelo menos cerca de 75%, ou pelo menos cerca de 80% do índice de tração e/ou da viscosidade da celulose microfibrilada antes da secagem.

[0054] Por exemplo, se o índice de tração da celulose microfibrilada antes da secagem era de 8 N.m/g, então um índice de tração de pelo menos 50% deste valor seria de 4 N.m/g.

[0055] Em certas modalidades, o índice de tração da celulose microfibrilada re-dispersa é pelo menos cerca de 25% do índice de tração da composição aquosa de celulose microfibrilada antes da secagem, por exemplo, pelo menos cerca de 30%, ou pelo menos cerca de 35%, ou pelo menos cerca de 40%, ou pelo menos 45%, ou pelo menos cerca de 50%, ou pelo menos cerca de 55%, ou pelo menos cerca de 60%, ou pelo menos cerca de 65%, ou pelo menos cerca de 70%, ou pelo menos cerca de 75%, ou pelo menos cerca de 80% do índice de tração da celulose microfibrilada antes da secagem.

[0056] Em certas modalidades, a viscosidade da celulose microfibrilada re-dispersa é de pelo menos cerca de 25% da viscosidade da composição aquosa de celulose microfibrilada antes da secagem, por exemplo, pelo menos cerca de 30%, ou pelo menos cerca de 35%, ou pelo menos cerca de 40%, ou pelo menos 45%, ou pelo menos cerca de 50%, ou pelo menos cerca de 55%, ou pelo menos cerca de 60%, ou pelo menos cerca de 65%, ou pelo menos cerca de 70%, ou pelo menos cerca de 75%, ou pelo menos cerca de 80% da viscosidade da celulose microfibrilada antes da secagem.

[0057] Em certas modalidades, o material particulado inorgânico e/ou um aditivo diferente do material particulado inorgânico está presente durante a desidratação e a secagem. O material particulado inorgânico e/ou aditivo pode ser adicionado em qualquer fase antes da desidratação e da secagem. Por exemplo, o material particulado inorgânico e/ou aditivo pode ser adicionado durante a fabricação da composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada, seguindo a fabricação da composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada, ou ambas. Em certas modalidades, o material particulado inorgânico é incorporado durante a fabricação da celulose microfibrilada (por exemplo, por co-processamento, por exemplo, co-trituração, como aqui descrito) e o aditivo que não o material particulado inorgânico é adicionado após a fabricação da composição compreendendo celulose microfibrilada. Em certas modalidades, o material particulado inorgânico adicional (que pode ser o mesmo ou diferente do particulado inorgânico adicionado durante a fabricação da celulose microfibrilada) pode ser adicionado após a fabricação da celulose microfibrilada, por exemplo, contemporaneamente com a adição de aditivo que não material particulado inorgânico. Em certas modalidades, a celulose microfibrilada da composição aquosa tem uma inclinação de fibra de 20 a 50. Detalhes do material particulado inorgânico, aditivos e suas quantidades são descritos abaixo.

[0058] Em outro aspecto, o método de re-dispersão da celulose microfibrilada compreende re-dispersar a celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca em um meio líquido e na presença de um aditivo diferente do material particulado inorgânico que aumenta a propriedade mecânica e/ou física da celulose microfibrilada re-dispersa. A celulose microfibrilada antes de ser seca ou pelo menos parcialmente seca tem uma inclinação de fibra de 20 a 50.

[0059] Ainda em outro aspecto, o método de re- dispersão de celulose microfibrilada compreende a re- dispersão de celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca em um meio líquido e na presença de uma combinação de materiais particulados inorgânicos, em que a combinação de materiais particulados inorgânicos aumenta uma propriedade mecânica e/ou física da celulose microfibrilada re-dispersa. Em certas modalidades, a combinação de materiais particulados inorgânicos compreende carbonato de cálcio e um mineral platy, por exemplo, caulim ou talco.

[0060] Em certas modalidades, o aditivo, quando presente, é um sal, açúcar, glicol, ureia, glicol, carboximetilcelulose, goma de guar ou uma combinação dos mesmos.

[0061] Em certas modalidades, o aditivo, quando presente, é um sal, açúcar, glicol, ureia, glicol, goma de guar ou uma combinação dos mesmos.

[0062] Em certas modalidades, o açúcar é selecionado de monossacarídeos (por exemplo, glicose, frutose, galactose), dissacarídeos (por exemplo, lactose, maltose, sacarose), oligossacarídeos (cadeias de 50 ou menos unidades de um ou mais monossacarídeos) polissacarídeos e combinações dos mesmos.

[0063] Em certas modalidades, o sal é um cloreto de metal alcalino ou de metal alcalino-terroso, por exemplo, cloreto de sódio, potássio, magnésio e/ou cálcio. Em certas modalidades, o sal compreende ou é cloreto de sódio.

[0064] Em certas modalidades, o glicol e alquilenoglicol, por exemplo, são selecionados a partir de etileno, propileno e butilenoglicol, e combinações dos mesmos. Em certas modalidades, o glicol compreende ou é etilenoglicol.

[0065] Em certas modalidades, o aditivo compreende ou é ureia.

[0066] Em certas modalidades, o aditivo compreende ou é goma de guar.

[0067] Em certas modalidades, o aditivo compreende ou é carboximetilcelulose. Em certas modalidades, o aditivo não é carboximetilcelulose.

[0068] Em certas modalidades, a celulose microfibrilada antes da secagem ou da secagem pelo menos parcialmente não é acetilada. Em certas modalidades, a celulose microfibrilada antes da secagem ou da secagem pelo menos parcialmente não é submetida a acetilação.

[0069] O material particulado inorgânico pode ser adicionado em uma ou mais das seguintes etapas: (i) antes ou durante a fabricação da composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada; (ii) depois da fabricação da composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada; (iii) durante a desidratação da composição aquosa de celulose microfibrilada; (iv) durante a secagem da composição aquosa de celulose microfibrilada; e (v) antes ou durante a re-dispersão da celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca.

[0070] A celulose microfibrilada re-dispersa tem uma propriedade mecânica e/ou física que é mais próxima da da celulose microfibrilada antes da secagem e da re- dispersão do que seria para a presença do particulado inorgânico e/ou aditivo. Em outras palavras, a presença do material particulado inorgânico e/ou aditivo diferente do material particulado inorgânico aumenta a propriedade mecânica e/ou física da celulose microfibrilada re- dispersa.

[0071] Em certas modalidades, a celulose microfibrilada re-dispersa tem uma propriedade mecânica e/ou física que é mais próxima da celulose microfibrilada antes da secagem ou da secagem pelo menos parcial, do que seria para a presença do material particulado inorgânico e/ou aditivo.

[0072] Como descrito acima, a propriedade mecânica pode ser qualquer propriedade mecânica determinável associada à celulose microfibrilada. Por exemplo, a propriedade mecânica pode ser uma propriedade de resistência, por exemplo, índice de tração. O índice de tração pode ser medido usando um testador de tração. Qualquer método e aparelho adequados podem ser utilizados desde que sejam controlados de modo a comparar o índice de tração da celulose microfibrilada antes da secagem e após a nova dispersão. Por exemplo, a comparação deve ser conduzida em concentrações iguais de celulose microfibrilada e qualquer outro aditivo ou material particulado inorgânico que possa estar presente. O índice de resistência à tração pode ser expresso em quaisquer unidades adequadas, tais como, por exemplo, N.m/g ou kN.m/kg.

[0073] A propriedade física pode ser qualquer propriedade física determinável associada à celulose microfibrilada. Por exemplo, a propriedade física pode ser viscosidade. A viscosidade pode ser medida usando um viscosímetro. Qualquer método e aparelho adequados podem ser utilizados desde que sejam controlados de modo a comparar a viscosidade da celulose microfibrilada antes da secagem e após a nova dispersão. Por exemplo, a comparação deve ser conduzida em concentrações iguais de celulose microfibrilada e qualquer outro material aditivo ou particulado inorgânico que possa estar presente. Em certas modalidades, a viscosidade é a viscosidade de Brookfield, com unidades de mPa.s.

[0074] Em certas modalidades, o índice de tração e/ou a viscosidade da celulose microfibrilada re-dispersa é pelo menos cerca de 25% do índice de tração e/ou da viscosidade da composição aquosa de celulose microfibrilada antes da secagem, por exemplo, pelo menos cerca de 30%, ou pelo menos cerca de 35%, ou pelo menos cerca de 40%, ou pelo menos 45%, ou pelo menos cerca de 50%, ou pelo menos cerca de 55%, ou pelo menos cerca de 60%, ou pelo menos cerca de 65%, ou pelo menos cerca de 70%, ou pelo menos cerca de 75%, ou pelo menos cerca de 80% do índice de tração e/ou da viscosidade da celulose microfibrilada antes da secagem.

[0075] Por exemplo, se o índice de tração da celulose microfibrilada antes da secagem era de 8 N.m/g, então um índice de tração de pelo menos 50% deste valor seria de 4 N.m/g.

[0076] Em certas modalidades, o índice de tração da celulose microfibrilada re-dispersa é pelo menos cerca de 25% do índice de tração da composição aquosa de celulose microfibrilada antes da secagem, por exemplo, pelo menos cerca de 30%, ou pelo menos cerca de 35%, ou pelo menos cerca de 40%, ou pelo menos 45%, ou pelo menos cerca de 50%, ou pelo menos cerca de 55%, ou pelo menos cerca de 60%, ou pelo menos cerca de 65%, ou pelo menos cerca de 70%, ou pelo menos cerca de 75%, ou pelo menos cerca de 80% do índice de tração da celulose microfibrilada antes da secagem.

[0077] Em certas modalidades, a viscosidade da celulose microfibrilada re-dispersa é de pelo menos cerca de 25% da viscosidade da composição aquosa de celulose microfibrilada antes da secagem, por exemplo, pelo menos cerca de 30%, ou pelo menos cerca de 35%, ou pelo menos cerca de 40%, ou pelo menos 45%, ou pelo menos cerca de 50%, ou pelo menos cerca de 55%, ou pelo menos cerca de 60%, ou pelo menos cerca de 65%, ou pelo menos cerca de 70%, ou pelo menos cerca de 75%, ou pelo menos cerca de 80% da viscosidade da celulose microfibrilada antes da secagem.

[0078] O material particulado inorgânico e/ou aditivo, quando presente, está presente em quantidades suficientes para aumentar a re-dispersibilidade da celulose microfibrilada, ou seja, aumenta a propriedade mecânica e/ou física da celulose microfibrilada re-dispersa.

[0079] Com base no peso total da composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada (incluindo particulado inorgânico quando presente) antes da secagem, o aditivo pode ser adicionado em uma quantidade de cerca de 0,1% em peso a cerca de 200% em peso, de cerca de 0,1% em peso a cerca de 100% em peso, de cerca de 0,1% em peso a cerca de 80%, de cerca de 0,1% em peso a cerca de 60%, de cerca de 0,1% em peso a cerca de 40%, de cerca de 0,1% em peso a cerca de 20% em peso, ou de cerca de 0,25% em peso a cerca de 15% em peso, ou de cerca de 0,5% em peso a cerca de 10% em peso, ou de cerca de 0,5% em peso a cerca de 7,5% em peso, ou de cerca de 0,5% em peso a cerca de 5% em peso, ou de cerca de 0,5% em peso a cerca de 4% em peso, ou de cerca de 9,5% em peso a cerca de 4% em peso, ou de cerca de 1 peso a cerca de 3% em peso.

[0080] A composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada e material particulado inorgânico opcional pode ter um teor de sólidos de até cerca de 50% em peso antes da secagem, por exemplo, até cerca de 40% em peso, ou até cerca de 30% em peso, ou até cerca de 20% em peso, ou até cerca de 15% em peso, ou até cerca de 10% em peso, ou até cerca de 5% em peso, ou até cerca de 4% em peso, ou até cerca de 3% em peso, ou até cerca de 2% em peso, ou até cerca de 2% em peso.

[0081] Com base no teor de sólidos da composição aquosa de celulose microfibrilada antes da secagem, as partículas inorgânicas podem constituir até cerca de 99% do teor total de sólidos, por exemplo, até cerca de 90%, ou até cerca de 80% em peso, ou até cerca de 70% em peso, ou até cerca de 60% em peso, ou até cerca de 50% em peso, ou até cerca de 40%, ou até cerca de 30%, ou até cerca de 20%, ou até cerca de 10%, ou até cerca de 5% do teor total de sólidos.

[0082] Em certas modalidades, a proporção em peso de partículas inorgânicas para celulose microfibrilada na composição aquosa é de cerca de 10:1 a cerca de 1:2, por exemplo, de cerca de 8:1 a cerca de 1:1, ou de cerca de 6:1 a cerca de 3:2, ou de cerca de 5:1 a cerca de 2:1, ou de cerca de 5:1 a cerca de 3:1, ou cerca de 4:1 a cerca de 3:1, ou cerca de 4:1.

[0083] Em certas modalidades, a composição aquosa de celulose microfibrilada antes da secagem ou da secagem pelo menos parcialmente tem um teor de sólidos de até cerca de 20% em peso, opcionalmente em que até cerca de 80% dos sólidos é material particulado inorgânico.

[0084] Em certas modalidades, a composição aquosa é substancialmente isenta de material particulado inorgânico antes da secagem.

[0085] O material particulado inorgânico pode, por exemplo, ser um carbonato ou sulfato de metal alcalino terroso, tal como carbonato de cálcio, carbonato de magnésio, dolomita, gesso, uma argila de kandita hidratada como caulim, haloisita ou argila de esfera, uma argila de kandita anidra (calcinada), tal como metacaulim ou caulim totalmente calcinado, talco, mica, huntita, hidromagnesita, vidro moído, perlita ou terra de diatomáceas, ou volastonita, ou dióxido de titânio, ou hidróxido de magnésio, ou tri-hidrato de alumínio, cal, grafite ou combinações dos mesmos.

[0086] Em certas modalidades, o material particulado inorgânico compreende ou é carbonato de cálcio, carbonato de magnésio, dolomita, gesso, uma argila de kandita anidra, perlita, terra de diatomáceas, wollastonita, hidróxido de magnésio ou tri-hidrato de alumínio, dióxido de titânio ou combinações dos mesmos.

[0087] Em certas modalidades, o material particulado inorgânico pode ser um material particulado inorgânico tratado nasuperfície. Por exemplo, o material particulado inorgânico pode ser tratado com um agente hidrofobizante, tal como um ácido graxo ou um sal do mesmo. Por exemplo, o material particulado inorgânico pode ser um carbonato de cálcio tratado com ácido esteárico.

[0088] Um material particulado inorgânico exemplar para utilização na presente invenção é o carbonato de cálcio. A seguir, a invenção pode tender a ser discutida em termos de carbonato de cálcio, e em relação a aspectos em que o carbonato de cálcio é processado e/ou tratado. A invenção não deve ser interpretada como estando limitada a tais modalidades.

[0089] O carbonato de cálcio em partículas utilizado na presente invenção pode ser obtido a partir de uma fonte natural por moagem. O carbonato de cálcio moído (GCC) é tipicamente obtido por esmagamento e moagem de uma fonte mineral como giz, mármore ou calcário, que pode ser seguido por uma etapa de classificação do tamanho das partículas, a fim de se obter um produto com o grau desejado de finura. Outras técnicas, tais como branqueamento, flotação e separação magnética, podem também ser utilizadas para obter um produto possuindo o grau desejado de finura e/ou cor. O material sólido em partículas pode ser moído de forma autógena, isto é, por atrito entre as partículas do próprio material sólido, ou, alternativamente, na presença de um meio de moagem em partículas compreendendo partículas de um material diferente do carbonato de cálcio a ser moído. Estes processos podem ser realizados com ou sem a presença de um dispersante e biocidas, que podem ser adicionados em qualquer fase do processo.

[0090] O carbonato de cálcio precipitado (PCC) pode ser utilizado como fonte de carbonato de cálcio em partículas na presente invenção e pode ser produzido por qualquer um dos métodos conhecidos disponíveis na técnica. TAPPI Monograph Series No 30, "Paper Coating Pigments", páginas 34 a 35 descreve os três principais processos comerciais para a preparação de carbonato de cálcio precipitado que são adequados para uso na preparação de produtos para uso na indústria de papel, mas também podem ser usados na prática da presente invenção. Em todos os três processos, um material de alimentação de carbonato de cálcio, tal como o calcário, é primeiro calcinado para produzir cal viva, e a cal viva é então apagada em água para produzir hidróxido de cálcio ou leite de cal. No primeiro processo, o leite de cal é diretamente carbonatado com gás carbônico. Este processo tem a vantagem de não se formar subproduto e é relativamente fácil controlar as propriedades e a pureza do produto de carbonato de cálcio. No segundo processo, o leite de cal entra em contato com o carbonato de sódio para produzir, por dupla decomposição, um precipitado de carbonato de cálcio e uma solução de hidróxido de sódio. O hidróxido de sódio pode ser substancialmente completamente separado do carbonato de cálcio se este processo for utilizado comercialmente. No terceiro processo comercial principal, o leite de cal é primeiro contatado com cloreto de amônio para dar uma solução de cloreto de cálcio e gás de amônia. A solução de cloreto de cálcio é então colocada em contato com carbonato de sódio para produzir por decomposição dupla, carbonato de cálcio precipitado e uma solução de cloreto de sódio. Os cristais podem ser produzidos em uma variedade de formas e tamanhos diferentes, dependendo do processo de reação específico que é usado. As três formas principais de cristais de PCC são aragonita, romboédrica e escalenoédrica (por exemplo, calcita), todas as quais são adequadas para utilização na presente invenção, incluindo as suas misturas.

[0091] Em certas modalidades, o PCC pode ser formado durante o processo de produção de celulose microfibrilada.

[0092] A moagem a úmido de carbonato de cálcio envolve a formação de uma suspensão aquosa do carbonato de cálcio que pode então ser moída, opcionalmente na presença de um agente dispersante adequado. Pode ser feita referência, por exemplo, a EP-A-614948 (cujo conteúdo é incorporado por referência na sua totalidade) para mais informação em relação à moagem a úmido de carbonato de cálcio.

[0093] Quando o material particulado inorgânico da presente invenção é obtido a partir de fontes naturais, pode ser que algumas impurezas minerais contaminem o material moído. Por exemplo, o carbonato de cálcio natural pode estar presente em associação com outros minerais. Assim, em algumas modalidades, o material particulado inorgânico inclui uma quantidade de impurezas. Em geral, no entanto, o material particulado inorgânico utilizado na invenção conterá menos de cerca de 5% em peso, ou menos de cerca de 1% em peso, de outras impurezas minerais.

[0094] O material inorgânico particulado pode ter uma distribuição de tamanho de partícula em que pelo menos cerca de 10% em peso das partículas possuem um e.s.d. inferior a 2 μm, por exemplo, pelo menos cerca de 20% em peso, ou pelo menos cerca de 30% em peso, ou pelo menos cerca de 40% em peso, ou pelo menos cerca de 50% em peso, ou pelo menos cerca de 60% em peso, ou pelo menos cerca de 70% em peso, ou pelo menos cerca de 80% em peso, ou pelo menos cerca de 90% em peso, ou pelo menos cerca de 95% em peso, ou cerca de 100% das partículas têm um e.s.d. inferior a 2 μm.

[0095] Em outra modalidade, o material particulado inorgânico tem uma distribuição de tamanho de partícula, medida utilizando uma máquina Malvern Mastersizer S, em que pelo menos cerca de 10% em volume das partículas têm um e.s.d. inferior a 2 μm, por exemplo, pelo menos 20% em volume, ou pelo menos cerca de 30% em volume, ou pelo menos cerca de 40% em volume, ou pelo menos cerca de 50% em volume, ou pelo menos cerca de 60% em volume, ou pelo menos cerca de 70% em volume, ou pelo menos cerca de 80% em volume, ou pelo menos cerca de 90% em volume, ou pelo menos cerca de 95% em volume, ou cerca de 100% em volume das partículas têm um e.s.d. inferior a 2 μm.

[0096] Detalhes do procedimento utilizado para caracterizar as distribuições de tamanho de partícula de misturas de material de partículas inorgânicas e celulose microfibrilada usando uma máquina Malvern Mastersizer S são fornecidas abaixo.

[0097] Em certas modalidades, o material particulado inorgânico é ou compreende argila de caulim. A seguir, esta seção do relatório descritivo pode tender a ser discutida em termos de caulim, e em relação a aspectos onde o caulim é processado e/ou tratado. A invenção não deve ser interpretada como estando limitada a tais modalidades. Assim, em algumas modalidades, o caulim é usado em uma forma não processada.

[0098] A argila de caulim utilizada nesta invenção pode ser um material processado derivado de uma fonte natural, nomeadamente mineral de caulim natural bruto. A argila de caulim processada pode tipicamente conter pelo menos cerca de 50% em peso de caulinita. Por exemplo, a maioria das argilas de caulim processadas comercialmente contêm maiores do que cerca de 75% em peso de caulinita e podem conter mais do que cerca de 90%, em alguns casos mais do que cerca de 95% em peso de caulinita.

[0099] A argila de caulim utilizada na presente invenção pode ser preparada a partir do mineral de caulim natural bruto por um ou mais outros processos que são bem conhecidos das pessoas versadas na técnica, por exemplo, por etapas conhecidas de refinação ou beneficiamento.

[00100] Por exemplo, o mineral de argila pode ser branqueado com um agente de branqueamento redutor, tal como hidrossulfito de sódio. Se for utilizado hidrossulfito de sódio, o mineral de argila branqueado pode opcionalmente ser desidratado, e opcionalmente lavado e novamente opcionalmente desidratado, após a etapa de branqueamento com hidrossulfito de sódio.

[00101] O mineral de argila pode ser tratado para remover impurezas, por exemplo, por técnicas de floculação, flutuação ou separação magnética bem conhecidas na arte. Alternativamente, o mineral de argila utilizado no primeiro aspecto da invenção pode não ser tratado na forma de um sólido ou como uma suspensão aquosa.

[00102] O processo para preparar a argila de caulim em partículas pode também incluir uma ou mais etapas de cominuição, por exemplo, moagem ou trituração. A cominuição leve de um caulim grosso é usada para dar delaminação adequada do mesmo. A fragmentação pode ser realizada por meio de pérolas ou grânulos de um auxiliar de moagem ou trituração de plástico (por exemplo, nylon), areia ou cerâmica. O caulim grosso pode ser refinado para remover impurezas e melhorar as propriedades físicas usando procedimentos bem conhecidos. A argila de caulim pode ser tratada por um procedimento de classificação de tamanho de partícula conhecido, por exemplo, rastreio e centrifugação (ou ambos), para obter partículas possuindo um valor desejado de d50 ou distribuição de tamanho de partícula.

[00103] Em certas modalidades, o material particulado inorgânico é ou compreende um mineral platy, por exemplo, caulim e/ou talco, opcionalmente, em combinação com outro material particulado inorgânico, tal como, por exemplo, carbonato de cálcio.

[00104] Por caulim "platy" entende-se caulim, um produto caulim com um elevado fator de forma. Um caulim comum tem um fator de forma de cerca de 20 a menos de cerca de 60. Um caulim hiper “platy” tem um fator de forma de cerca de 60 a 100 ou até maior que 100. “Fator de forma”, como usado aqui, é uma medida da relação entre diâmetro de partícula e espessura de partícula para uma população de partículas de tamanho e forma variáveis, conforme medido utilizando os métodos, aparelhos e equações de condutividade elétrica descritos na Patente No. US 5.576.617, que é aqui incorporada como referência. Como a técnica para determinar o fator de forma é ainda descrita na patente '617, a condutividade elétrica de uma composição de uma suspensão aquosa de partículas orientadas sob teste é medida à medida que a composição flui através de um vaso. Medições da condutividade elétrica são tomadas ao longo de uma direção do vaso e ao longo de outra direção do vaso transversal à primeira direção. Usando a diferença entre as duas medições de condutividade, o fator de forma do material particulado sob teste é determinado.

[00105] Em certas modalidades, o material particulado inorgânico é ou compreende talco, opcionalmente em combinação com outro material particulado inorgânico, tal como, por exemplo, carbonato de cálcio.

[00106] Em certas modalidades, o material particulado inorgânico é o carbonato de cálcio, que pode ser tratado na superfície, e a composição aquosa compreende adicionalmente um ou mais dos aditivos diferentes do material particulado inorgânico como aqui descrito.

[00107] Em certas modalidades, o material particulado inorgânico é caulim, por exemplo, um caulim platy ou hiper platy, que pode ser tratado superficialmente, e a composição aquosa compreende adicionalmente um ou mais dos aditivos diferentes do material particulado inorgânico como aqui descrito.

[00108] Em certas modalidades, o material particulado inorgânico é talco, que pode ser tratado na superfície, e a composição aquosa compreende adicionalmente um ou mais dos aditivos diferentes do material particulado inorgânico como aqui descrito.

[00109] Em certas modalidades, a composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada é isenta de material particulado inorgânico, e a composição aquosa compreende adicionalmente um ou mais dos aditivos diferentes do material particulado inorgânico como aqui descrito.

[00110] Os vários métodos aqui descritos fornecem a fabricação de celulose microfibrilada re-dispersa com propriedades vantajosas.

[00111] Assim, em um aspecto adicional, é fornecida uma composição compreendendo celulose microfibrilada re- dispersa dispersa em um meio líquido e que é obtenível por um método de acordo com qualquer um dos aspectos do método aqui descrito, e tendo, em uma concentração comparável, um índice de tração e/ou viscosidade que é pelo menos 50% do índice de tração e/ou da viscosidade da composição aquosa de celulose microfibrilada antes da secagem, em que ou (i) a celulose microfibrilada da composição aquosa tem uma inclinação de fibra de 20 a 50, e/ou (ii) a composição aquosa de celulose microfibrilada compreende material particulado inorgânico e, opcionalmente, compreende adicionalmente um aditivo que não é material particulado inorgânico.

[00112] A celulose microfirilada re-dispersa pode ser utilizada, em um artigo, um produto ou uma composição, por exemplo, papel, cartão, artigos poliméricos, tintas e semelhantes.

Métodos de fabricação de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico opcional

[00113] Em certas modalidades, a celulose microfibrilada pode ser preparada na presença ou na ausência do material particulado inorgânico.

[00114] A celulose microfibrilada é derivada de substrato fibroso compreendendo celulose. O substrato fibroso compreendendo celulose pode ser derivado de qualquer fonte adequada, tal como madeira, gramíneas (por exemplo, cana de açúcar, bambu) ou trapos (por exemplo, resíduos têxteis, algodão, cânhamo ou linho). O substrato compreendendo fibras de celulose pode estar na forma de uma pasta de papel (isto é, uma suspensão de fibras de celulose em água), que pode ser preparada por qualquer produto químico apropriado ou tratamento mecânico, ou uma combinação dos mesmos. Por exemplo, a polpa pode ser uma polpa química, ou uma polpa quimiotermomecânica, ou uma polpa mecânica, ou uma polpa reciclada, ou uma celulose quebrada, ou uma corrente de resíduos de moinho de papel, ou resíduos de um moinho de papel ou uma polpa solúvel, celulose kenaf, polpa de mercado, polpa parcialmente carboximetilada, polpa de abacá, polpa de hemlock, polpa de bétula, polpa de capim, polpa de bambu, polpa de palma, casca de amendoim ou uma combinação dos mesmos. A polpa de celulose pode ser batida (por exemplo, em um batedor Valley) e/ou de outro modo refinada (por exemplo, processando em um refinador cônico ou de placa) para qualquer liberdade pré-determinada, relatada na técnica como liberdade padrão canadense (CSF) em cm3. CSF significa um valor para a taxa de liberdade ou drenagem da polpa medida pela taxa que uma suspensão de polpa pode ser drenada. Por exemplo, a polpa de celulose pode ter uma liberdade padrão canadense de cerca de 10 cm3 ou maior antes de ser microfibrilada. A polpa de celulose pode ter uma CSF de cerca de 700 cm3 ou menos, por exemplo, igual ou inferior a 650 cm3, ou igual ou inferior a cerca de 600 cm3, ou igual ou inferior a cerca de 550 cm3, ou igual ou inferior a cerca de 500 cm3, ou igual ou inferior a cerca de 450 cm3, ou igual ou inferior a cerca de 400 cm3, ou igual ou inferior a cerca de 350 cm3, ou igual ou inferior a cerca de 300 cm3, ou igual a ou inferior a cerca de 250 cm3, ou igual ou inferior a cerca de 200 cm3, ou igual ou inferior a cerca de 150 cm3, ou igual ou inferior a cerca de 100 cm3, ou igual ou inferior a cerca de 50 cm3. A polpa de celulose pode então ser desidratada por métodos bem conhecidos na técnica, por exemplo, a polpa pode ser filtrada através de uma peneira para obter uma folha úmida compreendendo pelo menos cerca de 10% de sólidos, por exemplo, pelo menos cerca de 15% de sólidos, ou pelo menos cerca de 20% de sólidos, ou pelo menos cerca de 30% de sólidos, ou pelo menos cerca de 40% de sólidos. A polpa pode ser utilizada em um estado não refinado, isto é, sem ser batida ou desidratada, ou de outro modo refinada.

[00115] Em certas modalidades, a polpa pode ser batida na presença de um material particulado inorgânico, tal como carbonato de cálcio.

[00116] Para a preparação de celulose microfibrilada, o substrato fibroso compreendendo celulose pode ser adicionado a um recipiente de moagem ou homogeneizador em um estado seco. Por exemplo, um papel cortado pode ser adicionado diretamente a um recipiente de moagem. O ambiente aquoso no vaso moedor facilitará então a formação de uma polpa.

[00117] A etapa de microfibrilação pode ser realizada em qualquer aparelho adequado, incluindo, mas não se limitando a um refinador. Em uma modalidade, a etapa de microfibrilação é conduzida em um vaso de moagem sob condições de moagem a úmido. Em outra modalidade, a etapa de microfibrilação é realizada em um homogeneizador. Cada uma destas modalidades é descrita em maior detalhe abaixo. • Moagem a úmido

[00118] A moagem é adequadamente realizada de uma maneira convencional. A moagem pode ser um processo de moagem por atrito na presença de um meio de moagem em partículas, ou pode ser um processo de moagem autógeno, isto é, na ausência de um meio de moagem. Por meio de moagem entende-se um meio diferente do material particulado inorgânico que em certas modalidades pode ser co-moído com o substrato fibroso compreendendo celulose.

[00119] O meio de moagem particulado, quando presente, pode ser de um material natural ou sintético. O meio de moagem pode, por exemplo, compreender esferas, contas ou peletes de qualquer material mineral, cerâmico ou metálico duro. Tais materiais podem incluir, por exemplo, alumina, zircônia, silicato de zircônio, silicato de alumínio ou o material rico em mulita que é produzido por calcinação de argila caulinítica a uma temperatura na faixa de cerca de 1300 °C a cerca de 1800 °C. Por exemplo, em algumas modalidades é utilizado um meio de moagem Carbolite®. Alternativamente, partículas de areia natural de um tamanho de partícula adequado podem ser usadas.

[00120] Em outras modalidades, podem ser utilizados meios de moagem de madeira dura (por exemplo, farinha de madeira).

[00121] Geralmente, o tipo e o tamanho da partícula do meio de moagem a ser selecionado para uso na invenção pode ser dependente das propriedades, tais como, por exemplo, o tamanho da partícula e a composição química da suspensão de alimentação do material a ser moído. Em algumas modalidades, o meio de moagem particulado compreende partículas com um diâmetro médio na faixa de cerca de 0,1 mm a cerca de 6,0 mm, por exemplo, na faixa de cerca de 0,2 mm a cerca de 4,0 mm. O meio de moagem (ou meio) pode estar presente em uma quantidade até cerca de 70% em volume da carga. O meio de moagem pode estar presente em uma quantidade de pelo menos cerca de 10% em volume da carga, por exemplo, pelo menos cerca de 20% em volume da carga, ou pelo menos cerca de 30% em volume da carga, ou pelo menos 40% em volume da carga, ou pelo menos cerca de 50% em volume da carga, ou pelo menos cerca de 60% em volume da carga.

[00122] A moagem pode ser realizada em um ou mais estágios. Por exemplo, um material particulado inorgânico grosso pode ser triturado no vaso moedor para uma distribuição de tamanho de partícula pré-determinada, após o que o material fibroso compreendendo celulose é adicionado e a moagem continuou até que o nível desejado de microfibrilação tenha sido obtido.

[00123] O material particulado inorgânico pode ser molhado ou seco na ausência ou presença de um meio de moagem. No caso de um estágio de moagem úmida, o material particulado inorgânico grosso é triturado em uma suspensão aquosa na presença de um meio de moagem.

[00124] Em uma modalidade, o tamanho médio de partícula (d50) do material particulado inorgânico é reduzido durante o processo de co-moagem. Por exemplo, o d50 do material particulado inorgânico pode ser reduzido em pelo menos cerca de 10% (medido por uma máquina Malvern Mastersizer S), por exemplo, o d50 do material particulado inorgânico pode ser reduzido em pelo menos 20%, ou reduzido em pelo menos cerca de 30%, ou reduzido em pelo menos cerca de 50%, ou reduzido em pelo menos cerca de 50%, ou reduzido em pelo menos cerca de 60%, ou reduzido em pelo menos cerca de 70%, ou reduzido em pelo menos cerca de 80%, ou reduzido em pelo menos cerca de 90%. Por exemplo, um material particulado inorgânico possuindo um d50 de 2,5 μm antes da co-moagem e um d50 depois da co-moagem de 1,5 μm terão sido submetidos a uma redução de 40% no tamanho das partículas. Em certas modalidades, o tamanho médio de partícula do material particulado inorgânico não é significativamente reduzido durante o processo de co-moagem. Por "não significativamente reduzido" entende-se que o d50 do material particulado inorgânico é reduzido em menos de cerca de 10%, por exemplo, o d50 do material particulado inorgânico é reduzido em menos de cerca de 5%.

[00125] O substrato fibroso compreendendo celulose pode ser microfibrilado, opcionalmente na presença de um material particulado inorgânico, para obter celulose microfibrilada possuindo um d50 que varia de cerca de 5 μm a aproximadamente 500 μm, medido por espalhamento de luz laser. O substrato fibroso compreendendo celulose pode ser microfibrilado, opcionalmente na presença de um material particulado inorgânico, para obter celulose microfibrilada possuindo um d50 igual ou inferior a cerca de 400 μm, por exemplo, igual ou inferior a cerca de 300 μm, ou igual ou inferior a cerca de 200 μm, ou igual ou inferior a cerca de 150 μm, ou igual ou inferior a cerca de 125 μm, ou igual ou inferior a cerca de 100 μm, ou igual ou inferior a cerca de 90 μm, ou igual ou inferior a cerca de 80 μm, ou igual ou inferior a cerca de 70 μm, ou igual ou inferior a cerca de 60 μm, ou igual ou inferior a cerca de 50 μm, ou igual ou inferior a cerca de 40 μm, ou igual ou inferior a cerca de 30 μm, ou igual ou inferior a cerca de 20 μm, ou igual ou inferior a cerca de 10 μm.

[00126] O substrato fibroso compreendendo celulose pode ser microfibrilado, opcionalmente, na presença de um material particulado inorgânico, para obter celulose microfibrilada tendo um tamanho de partícula de fibra modal variando de cerca de 0,1 a 500 μm e um tamanho de partícula de material particulado inorgânico modal variando entre 0,25 a 20 μm. O substrato fibroso compreendendo celulose pode ser microfibrilado, opcionalmente, na presença de um material particulado inorgânico para obter celulose microfibrilada tendo um tamanho de partícula de fibra modal de pelo menos cerca de 0,5 μm, por exemplo, pelo menos cerca de 10 μm ou, pelo menos, cerca de 50 μm, ou pelo menos cerca de 100 μm, ou pelo menos cerca de 150 μm, ou pelo menos cerca de 200 μm, ou pelo menos cerca de 300 μm, ou pelo menos cerca de 400 μm.

[00127] O substrato fibroso compreendendo celulose pode ser microfibrilado, opcionalmente, na presença de um material particulado inorgânico, para obter celulose microfibrilada com uma inclinação da fibra, como descrito acima.

[00128] A moagem pode ser realizada em um vaso de moagem, como um moinho rotativo (por exemplo, haste, esfera e autógeno), um moinho agitado (por exemplo, SAM ou IsaMill), um moinho de torre, um detritor agitado dos meios (SMD) ou vaso de moagem compreendendo placas de moagem paralelas rotativas entre as quais a alimentação a ser moída é alimentada.

[00129] Em uma modalidade, o vaso de moagem é um moinho de torre. O moinho de torre pode compreender uma zona quiescente acima de uma ou mais zonas de moagem. Uma zona quiescente é uma região localizada na parte superior do interior do moinho de torre, na qual ocorre uma moagem mínima ou inexistente e compreende celulose microfibrilada e material particulado inorgânico opcional. A zona quiescente é uma região na qual as partículas do meio de moagem sedimentam para dentro da uma ou mais zonas de moagem do moinho de torre.

[00130] O moinho de torre pode compreender um classificador acima de uma ou mais zonas de moagem. Em uma modalidade, o classificador é montado no topo e localizado adjacente a uma zona quiescente. O classificador pode ser um hidrociclone.

[00131] O moinho de torre pode compreender uma tela acima de uma ou mais zonas de moagem. Em uma modalidade, uma tela é localizada adjacente a uma zona quiescente e/ou um classificador. A tela pode ser dimensionada para separar o meio de moagem da suspensão aquosa do produto compreendendo celulose microfibrilada e material particulado inorgânico opcional e para melhorar a sedimentação do meio de moagem.

[00132] Em uma modalidade, a moagem é realizada sob condições de fluxo em pistão. Sob condições de fluxo em pistão, o fluxo através da torre é tal que há uma mistura limitada dos materiais de moagem através da torre. Isto significa que em diferentes pontos ao longo do comprimento do moinho de torre a viscosidade do ambiente aquoso irá variar à medida que a finura da celulose microfibrilada aumenta. Assim, com efeito, a região de moagem no moinho de torre pode ser considerada como compreendendo uma ou mais zonas de moagem que têm uma viscosidade característica. Uma pessoa versada na técnica compreenderá que não existe um limite agudo entre zonas de moagem adjacentes em relação à viscosidade.

[00133] Em uma modalidade, é adicionada água no topo do moinho próximo da zona quiescente ou do classificador ou da tela acima de uma ou mais zonas de moagem para reduzir a viscosidade da suspensão aquosa compreendendo celulose microfibrilada e material particulado inorgânico opcional nas zonas do moinho. Ao diluir o produto celulose microfibrilada e o material particulado inorgânico opcional neste ponto do moinho, verificou-se que a proteção do meio de moagem transferida para a zona quiescente e/ou para o classificador e/ou para a tela é melhorada. Além disso, a mistura limitada através da torre permite o processamento em sólidos mais altos abaixo da torre e diluição no topo com fluxo de retorno limitado da água de diluição de volta para baixo da torre em uma ou mais zonas de moagem. Pode ser adicionada qualquer quantidade adequada de água que seja eficaz para diluir a viscosidade da suspensão aquosa do produto compreendendo celulose microfibrilada e material particulado inorgânico opcional. A água pode ser adicionada continuamente durante o processo de moagem, ou em intervalos regulares, ou em intervalos irregulares.

[00134] Em outra modalidade, a água pode ser adicionada a uma ou mais zonas de moagem através de um ou mais pontos de injeção de água posicionados ao longo do comprimento do moinho de torre, ou cada ponto de injeção de água estando localizado em uma posição que corresponde a uma ou mais zonas de moagem. Vantajosamente, a capacidade de adicionar água em vários pontos ao longo da torre permite um ajustamento adicional das condições de moagem em qualquer ou todas as posições ao longo do moinho.

[00135] O moinho de torre pode compreender um veio de impulsor vertical equipado com uma série de discos de rotor de impulsor ao longo do seu comprimento. A ação dos discos do rotor do impulsor cria uma série de zonas de moagem discretas em todo o moinho.

[00136] Em outra modalidade, a moagem é realizada em um moedor rastreado, como um detritor agitado dos meios. O moedor rastreado pode compreender uma ou mais telas com um tamanho de abertura nominal de pelo menos cerca de 250 μm, por exemplo, uma ou mais telas podem ter um tamanho de abertura nominal de pelo menos cerca de 300 μm, ou pelo menos cerca de 350 μm, ou pelo menos cerca de 400 μm, ou pelo menos cerca de 450 μm, ou pelo menos cerca de 500 μm, ou pelo menos cerca de 550 μm, ou pelo menos cerca de 600 μm, ou pelo menos cerca de 650 μm, ou pelo menos cerca de 700 μm, ou pelo menos cerca de 750 μm, ou pelo menos cerca de 800 μm, ou pelo menos cerca de 850 μm, ou pelo menos cerca de 900 μm, ou pelo menos cerca de 1.000 μm.

[00137] Os tamanhos de tela apontados imediatamente acima são aplicáveis às modalidades do moinho de torre descritas acima.

[00138] Como referido acima, a moagem pode ser realizada na presença de um meio de moagem. Em uma modalidade, o meio de moagem é um meio grosso compreendendo partículas tendo um diâmetro médio na faixa de cerca de 1 mm a cerca de 6 mm, por exemplo, cerca de 2 mm ou cerca de 3 mm ou cerca de 4 mm ou cerca de 5 mm.

[00139] Em outra modalidade, o meio de moagem tem uma gravidade específica de pelo menos cerca de 2,5, por exemplo, pelo menos cerca de 3, ou pelo menos cerca de 3,5, ou pelo menos cerca de 4,0, ou pelo menos cerca de 4,5, ou pelo menos menos cerca de 5,5, ou pelo menos cerca de 6,0.

[00140] Em outra modalidade, o meio de moagem compreende partículas tendo um diâmetro médio na faixa de cerca de 1 mm a cerca de 6 mm e tem uma gravidade específica de pelo menos cerca de 2,5.

[00141] Em outra modalidade, o meio de moagem compreende partículas com um diâmetro médio de cerca de 3 mm e uma gravidade específica de cerca de 2,7.

[00142] Como descrito acima, o meio de moagem (ou meio) pode apresentar uma quantidade até cerca de 70% em volume da carga. O meio de moagem pode estar presente em uma quantidade de pelo menos cerca de 10% em volume da carga, por exemplo, pelo menos cerca de 20% em volume da carga, ou pelo menos cerca de 30% em volume da carga, ou pelo menos 40% em volume da carga, ou pelo menos cerca de 50% em volume da carga, ou pelo menos cerca de 60% em volume da carga.

[00143] Em uma modalidade, o meio de moagem está presente em uma quantidade de cerca de 50% em volume da carga.

[00144] Por "carga" entende-se a composição que é a alimentação alimentada ao recipiente do moedor. A carga inclui água, meios de moagem, substrato fibroso compreendendo celulose e material particulado inorgânico opcional, e quaisquer outros aditivos opcionais como aqui descritos.

[00145] A utilização de um meio relativamente grosso e/ou denso tem a vantagem de taxas de sedimento melhoradas (isto é, mais rápidas) e de meios reduzidos transportados através da zona quiescente e/ou classificador e/ou tela(s).

[00146] Outra vantagem na utilização de meios de moagem relativamente grossos é que o tamanho médio de partícula (d50) do material particulado inorgânico pode não ser significativamente reduzido durante o processo de moagem de tal modo que a energia transmitida ao sistema de moagem é principalmente gasta em microfibrilação do substrato fibroso compreendendo celulose.

[00147] Uma vantagem adicional no uso de telas relativamente grossas é que um meio de moagem relativamente grosso ou denso pode ser usado na etapa de microfibrilação. Além disso, o uso de telas relativamente grossas (isto é, tendo uma abertura nominal de pelo menos 250 μm) permite que um produto de sólidos relativamente alto seja processado e removido do moinho, o que permite uma alimentação relativamente alta de sólidos (compreendendo substrato fibroso que compreende celulose e material particulado inorgânico) a ser processado em um processo economicamente viável. Como discutido abaixo, verificou-se que uma alimentação com um elevado teor inicial de sólidos é desejável em termos de suficiência energética. Além disso, verificou-se também que o produto produzido (a uma dada energia) em teor de sólidos mais baixos tem uma distribuição de tamanho de partícula mais grossa.

[00148] A moagem pode ser realizada em uma cascata de vasos de moagem, um ou mais dos quais podem compreender uma ou mais zonas de moagem. Por exemplo, o substrato fibroso compreendendo celulose e o material particulado inorgânico pode ser moído em uma cascata de dois ou mais vasos de moagem, por exemplo, uma cascata de três ou mais vasos de moagem, ou uma cascata de quatro ou mais vasos de moagem, ou um cascata de cinco ou mais vasos de moagem, ou uma cascata de seis ou mais vasos de moagem, ou uma cascata de sete ou mais vasos de moagem, ou uma cascata de oito ou mais vasos de moagem, ou uma cascata de nove ou mais vasos de moagem em série; ou uma cascata compreendendo até dez vasos de moagem. A cascata de vasos de moagem pode ser operativamente ligada em série ou paralela ou uma combinação de série e paralelo. A saída de e/ou a entrada para um ou mais dos vasos de moagem na cascata pode ser submetida a uma ou mais etapas de rastreamento e/ou uma ou mais etapas de classificação.

[00149] O circuito pode compreender uma combinação de um ou mais vasos de moagem e homegenizador.

[00150] Em uma modalidade, a moagem é realizada em um circuito fechado. Em outra modalidade, a moagem é realizada em um circuito aberto. A moagem pode ser realizada em batelada. A moagem pode ser realizada em um modo de batelada de recirculação.

[00151] Como descrito acima, o circuito de moagem pode incluir uma etapa de pré-moagem em que partículas inorgânicas grossas moídas em um vaso moedor para uma distribuição de tamanho de partícula pré-determinada, após o qual o material fibroso compreendendo celulose é combinado com o material particulado inorgânico pré-moído e a moagem continua no mesmo ou em vaso de moagem diferente até que o nível desejado de microfibrilação tenha sido obtido.

[00152] Como a suspensão do material a ser moído pode ter uma viscosidade relativamente elevada pode ser adicionado um agente dispersante adequado à suspensão antes da moagem. O agente dispersante pode ser, por exemplo, um fosfato condensado solúvel em água, ácido polissilícico ou um sal do mesmo, ou um polieletrólito, por exemplo, um sal solúvel em água de um poli(ácido acrílico) ou de um poli(ácido metacrílico) com um peso molecular numérico médio não superior a 80.000. A quantidade do agente dispersante utilizada estaria geralmente na faixa de 0,1 a 2,0% em peso, com base no peso do material sólido particulado inorgânico seco. A suspensão pode adequadamente ser moída a uma temperatura na faixa de 4 °C a 100 °C.

[00153] Outros aditivos que podem ser incluídos durante a etapa de microfibrilao incluem: carboximetilcelulose, carboximetilcelulose anfotérica, agentes oxidantes, 2,2,6,6-tetrametilpiperidina-1-oxil (TEMPO), derivados de TEMPO e enzimas de degradação de madeira.

[00154] O pH da suspensão do material a ser moído pode ser cerca de 7 ou superior a cerca de 7 (isto é, básico), por exemplo, o pH da suspensão pode ser cerca de 8 ou cerca de 9 ou cerca de 10 ou cerca de 11. O pH da suspensão de material a ser moído pode ser inferior a cerca de 7 (isto é, ácido), por exemplo, o pH da suspensão pode ser cerca de 6 ou cerca de 5 ou cerca de 4 ou cerca de 3. O pH da suspensão do material a ser moído pode ser ajustado pela adição de uma quantidade apropriada de ácido ou base. As bases adequadas incluem hidróxidos de metal alcalino, tais como, por exemplo, NaOH. Outras bases adequadas são carbonato de sódio e amônia. Ácidos adequados incluem ácidos inorgânicos, tais como ácido clorídrico e sulfúrico, ou ácidos orgânicos. Um ácido exemplificativo é o ácido ortofosfórico.

[00155] A quantidade de material particulado inorgânico, quando presente, e polpa de celulose na mistura a ser co-moída pode ser variada de modo a produzir uma suspensão que é adequada para secagem e re-dispersão, e/ou que pode ser adicionalmente modificada, por exemplo, com adição de material particulado inorgânico adicional e/ou aditivo diferente do material particulado inorgânico, para produzir uma suspensão que seja adequada para secagem ou para secagem pelo menos parcialmente, transporte opcional para outro local, re-dispersão e uso na fabricação de um artigo, um produto ou uma composição.

• Homogeneização

[00156] A microfibrilação do substrato fibroso compreendendo celulose pode ser realizada sob condições úmidas, opcionalmente, na presença do material particulado inorgânico, por um método no qual a mistura de polpa de celulose e material particulado inorgânico opcional é pressurizada (por exemplo, a uma pressão de cerca de 500 bar) e, em seguida, passa para uma zona de menor pressão. A taxa à qual a mistura é passada para a zona de baixa pressão é suficientemente alta e a pressão da zona de baixa pressão é suficientemente baixa para provocar a microfibrilação das fibras de celulose. Por exemplo, a queda de pressão pode ser realizada forçando a mistura através de uma abertura anular que tem um orifício de entrada estreito com um orifício de saída muito maior. A diminuição drástica da pressão à medida que a mistura acelera para um volume maior (isto é, uma zona de pressão mais baixa) induz a cavitação que causa a microfibrilação. Em uma modalidade, a microfibrilação do substrato fibroso compreendendo celulose pode ser realizada em um homogeneizador sob condições úmidas, opcionalmente, na presença do material particulado inorgânico. No homogeneizador, a pasta de celulose e o material particulado inorgânico opcional são pressurizados (por exemplo, a uma pressão de cerca de 500 bar) e forçados através de um pequeno bocal ou orifício. A mistura pode ser pressurizada a uma pressão de cerca de 100 a cerca de 1000 bar, por exemplo, a uma pressão igual ou superior a 300 bar, ou igual ou superior a cerca de 500 bar, ou igual ou superior a cerca de 200 bar, ou igual ou maior a cerca de 700 bar. A homogeneização submete as fibras a elevadas forças de cisalhamento de modo que, à medida que a polpa de celulose pressurizada sai do bocal ou orifício, a cavitação causa a microfibrilação das fibras de celulose na polpa. Água adicional pode ser adicionada para melhorar a fluidez da suspensão através do homogeneizador. A suspensão aquosa resultante compreendendo celulose microfibrilada e material particulado inorgânico opcional pode ser introduzida na entrada do homogeneizador para múltiplas passagens através do homogeneizador. Quando presente, e quando o material particulado inorgânico é um mineral naturalmente platy, tal como caulim, a homogeneização não facilita apenas a microfibrilação da polpa de celulose, mas também pode facilitar a delaminação do material particulado platy.

[00157] Um homogeneizador exemplar é um homogeneizador Manton Gaulin (APV).

[00158] Após a etapa de microfibrilação ter sido realizada, a suspensão aquosa compreendendo celulose microfibrilada e material particulado inorgânico opcional pode ser rastreada para remover a fibra acima de certo tamanho e para remover qualquer meio de moagem. Por exemplo, a suspensão pode ser submetida a rastreamento utilizando uma peneira com um tamanho de abertura nominal selecionado de modo a remover fibras que não passam através da peneira. Tamanho de abertura nominal significa a separação central nominal de lados opostos de uma abertura quadrada ou o diâmetro nominal de uma abertura redonda. A peneira pode ser uma peneira BSS (de acordo com BS 1796) com um tamanho de abertura nominal de 150 μm, por exemplo, um tamanho de abertura nominal de 125 μm, ou 106 μm, ou 90 μm, ou 74 μm, ou 63 μm, ou 53 μm, 45 μm ou 38 μm. Em uma modalidade, a suspensão aquosa é rastreada utilizando uma peneira BSS com uma abertura nominal de 125 μm. A suspensão aquosa pode então ser opcionalmente desidratada.

[00159] Será entendido, portanto, que a quantidade (isto é, % em peso) de celulose microfibrilada na suspensão aquosa após moagem ou homogeneização pode ser menor do que a quantidade de fibra seca na polpa se a suspensão moída ou homogeneizada for tratada para remover fibras acima de um tamanho selecionado. Assim, as quantidades relativas de polpa e material particulado inorgânico opcional alimentado ao moedor ou homogeneizador podem ser ajustadas dependendo da quantidade de celulose microfibrilada que é requerida na suspensão aquosa após as fibras serem removidas acima de um tamanho selecionado.

[00160] Em certas modalidades, a celulose microfibrilada pode ser preparada por um método compreendendo uma etapa de microfibrilação do substrato fibroso compreendendo celulose em um ambiente aquoso moendo na presença de um meio de moagem (como aqui descrito), em que a moagem é realizada na ausência de material particulado inorgânico. Em certas modalidades, o material particulado inorgânico pode ser adicionado após a moagem para produzir a polpa de camada superior, ou polpa da camada.

[00161] Em certas modalidades, o meio de moagem é removido após a moagem.

[00162] Em outras modalidades, o meio de moagem é retido após a moagem e pode servir como material particulado inorgânico, ou pelo menos uma parte dele. Em certas modalidades, partículas inorgânicas adicionais e/ou aditivos diferentes do material particulado inorgânico podem ser adicionados após a moagem.

[00163] O procedimento seguinte pode ser utilizado para caracterizar as distribuições de tamanho de partícula de misturas de material particulado inorgânico (por exemplo, GCC ou caulim) e fibras de polpa de celulose microfibrilada.

- Carbonato de cálcio

[00164] Uma amostra de polpa moída suficiente para dar 3 g de material seco é pesada para um béquer, diluída para 60 g com água deionizada e misturada com 5 cm3 de uma solução de poliacrilato de sódio de 1,5% p/v de ativo. Adiciona-se mais água deionizada com agitação até um peso final da polpa de 80 g.

- Caulim

[00165] Uma amostra de polpa moída suficiente para dar 5 g de material seco é pesada em um béquer, diluída para 60 g com água deionizada e misturada com 5 cm3 de uma solução de 1,0% em peso de carbonato de sódio e 0,5% em peso de hexametafosfato de sódio. Adiciona-se mais água deionizada com agitação até um peso final da polpa de 80 g.

[00166] A suspensão é então adicionada em alíquotas de 1 cm3 à água na unidade de preparação de amostras ligada ao Mastersizer S até que o nível ideal de obscurecimento seja exibido (normalmente 10 a 15%). O procedimento de análise de espalhamento de luz é então realizado. A faixa de instrumentos selecionada foi 300RF: 0,05 a 900 e o comprimento do feixe foi ajustado para 2,4 mm.

[00167] Para amostras co-moídas contendo carbonato de cálcio e fibra, é utilizado o índice de refração do carbonato de cálcio (1,596). Para amostras co-moídas de caulim e fibra, o RI para caulim (1,5295) é utilizado.

[00168] A distribuição do tamanho de partícula é calculada a partir da teoria de Mie e fornece a saída como uma distribuição baseada no volume diferencial. A presença de dois picos distintos é interpretada como decorrente do mineral (pico mais fino) e da fibra (pico mais grosso).

[00169] O pico do mineral mais fino é ajustado aos pontos de dados medidos e subtraído matematicamente da distribuição para deixar o pico da fibra, que é convertido em uma distribuição cumulativa. Da mesma forma, o pico da fibra é subtraído matematicamente da distribuição original para deixar o pico do mineral, que também é convertido em uma distribuição cumulativa. Ambas as curvas cumulativas podem então ser utilizada para calcular o tamanho médio de partícula (d50) e a inclinação da distribuição (d30/d70 x 100). A curva diferencial pode ser usada para encontrar o tamanho de partícula modal para as frações de mineral e de fibra.

EXEMPLOS Exemplo 1

[00170] Várias composições aquosas compreendendo celulose microfibrilada e material particulado inorgânico foram preparadas por co-moagem da Polpa de Botnia na presença dos materiais particulados inorgânicos, como descrito em detalhe em outra parte deste relatório descritivo. As propriedades de cada composição estão resumidas na Tabela 1. POP refere-se à “percentagem de polpa”, em que o POP é a percentagem do peso seco da amostra que é polpa ou fibrilas em vez de material particulado inorgânico.Tabela 1.

Exemplo 2

[00171] Adicionou-se um aditivo a cada suspensão e misturou-se durante 1 minuto. A mistura foi deixada em repouso durante 60 minutos e depois foi filtrada. O bolo de filtração resultante foi colocado em um forno de laboratório a 80 °C até secar (< 1% em peso de umidade).

[00172] A composição seca foi então re-dispersa em um misturador de laboratório Silverson (diluído para 20 POP, mistura de 1 minuto em Silverson)

[00173] Cada uma das composições de 1 a 4 foi aditivada com diferentes aditivos (cloreto de sódio, glicol, ureia, carboximetilcelulose, açúcar e goma de guar) a várias concentrações e determinado o índice de tração. Os resultados médios estão resumidos na Tabela 2.Tabela 2.

Exemplo 3

[00174] O objetivo destes estudos foi avaliar a efetividade da re-dispersão de uma composição de celulose microfibrilada com alto teor de sólidos 50% em peso POP (porcentagem de polpa) de carbonato de cálcio/polpa de Botnia (isto é, uma proporção de 1:1 em peso de celulose microfibrilada para carbonato de cálcio) usando um refinador de disco único disponível em uma fábrica de planta piloto. Um exemplo de um refinador de disco único adequado para utilização na presente invenção foi fabricado pela Sprout Waldron. O refinador era um refinador de disco único de 12 polegadas (30 cm). A velocidade de rotação do disco foi de 1320 rpm. A velocidade periférica do disco foi de 21,07 m/s. Largura da barra de projeto do disco do refinador 1,5 milímetros; largura do sulco 1,5 mm; comprimento da aresta de corte 1,111 km/rot. bar CEL à 1320 rpm 24,44 Km/seg. Outros refinadores adequados com especificações equivalentes são conhecidos pelas pessoas versadas na técnica.

Materiais de alimentação.

[00175] 100 kg de torta de prensa de correia de celulose microfibrilada e carbonato de cálcio (proporção de peso 1:1) e 100 kg de quatro materiais de alimentação diferentes feitos utilizando um pulverizador-secador Atritor (disponível na Atritor Limited, 12 The Stampings, Blue Ribbon Park, Coventry, West Midlands, Inglaterra), que é um moinho ou secador de ar com capacidade para introduzir um fluxo de ar quente para secar e moer materiais, a fim de processar e secar a composição de celulose microfibrilada e carbonato de cálcio utilizada nos ensaios, foram transportados para a instalação da fábrica piloto. Outros moinhos equivalentes são conhecidos pelas pessoas versadas na técnica. As propriedades dos produtos de celulose microfibrilada de alto teor de sólidos de carbonato de cálcio (IC60L)/Botnia utilizados nos ensaios são mostradas na Tabela 3. Estas composições de celulose microfibrilada e carbonato de cálcio (proporção de 1:1 em peso) foram produzidas utilizando um secador Atritor com os braços do descartador no lugar e alimentados a 20 Hz (taxa de alimentação lenta).Tabela 3 - Propriedades dos materiais de alimentação utilizados para o ensaio de disco único refinado.

* Após 1 minuto de re-dispersão (entre 1000 a 2000 kWh/t) utilizando um misturador Silverson de escala laboratorial.

Esboço experimental

[00176] Cada material foi “umedecido” em um despolpador grande para replicar tempos/ações típicos em uma operação de fábrica de papel.

[00177] As amostras despolpadas passaram através do refinador de disco único com amostras tomadas em entradas de energia de refino variando entre 0 - 20 - 40 - 60 - 80 - 100 kWh/t de sólidos secos totais.

Resultados. 1. Bolo de prensa de correia de 50% em peso POP de carbonato de cálcio (IC60)/polpa de Botnia (31% em peso de sólidos)

[00178] Este bolo de prensa de correia com 30,5% em peso de sólidos de uma composição compreendendo celulose microfibrilada e carbonato de cálcio (proporção de 1:1 em peso) foi inicialmente re-disperso no despolpador durante 15 minutos a 7% em peso de sólidos. Esta consistência era demasiado viscosa para bombear, pelo que o material foi diluído com água em 1% em peso a 6% em peso de sólidos. Este material foi então passado através do refinador e as amostras foram coletadas em várias entradas de trabalho.

[00179] A Tabela 4 abaixo mostra o efeito do refinador de disco único sobre as propriedades do bolo de prensa de correia compreendendo celulose microfibrilada e carbonato de cálcio. Os valores citados para o material recebido foram submetidos a 1 minuto de mistura em um misturador Silverson (Silverson Machines, Inc., 55 Chestnut St. East Longmeadow, MA 01028) o que equivale a 1.000 a 2.000 kWh/t.Tabela 4 - Propriedades do bolo de prensa de correia refinado de disco único.

[00180] Pode ser visto que o bolo de prensa de correia pode ser refinado a 6% em peso de sólidos e depois de uma entrada de 20 kWh/t o índice FLT foi restaurado. O índice FLT é um teste de tração desenvolvido para avaliar a qualidade da celulose microfibrilada e a celulose microfibrilada re-dispersa. O POP do material de teste é ajustado para 20% adicionando qualquer partícula inorgânica usada na produção do compósito de celulose microfibrilada/material inorgânico (no caso de celulose microfibrilada isenta de particulado inorgânico, então 60% em peso < 2um de carbonato de cálcio GCC é utilizado). Uma folha de 220 gsm (g/m2) é formada a partir deste material utilizando um aparelho de filtração Buchner sob medida. A folha resultante é condicionada e sua resistência à tração é medida utilizando um testador de tração padrão da indústria. Entradas de energia até 100 kWh/t podem melhorar tanto o índice FLT quanto a viscosidade da composição de celulose microfibrilada e carbonato de cálcio. A “contagem nib” de 1 e abaixo é aceitável e sugere uma boa formação de uma folha de papel. Como é do conhecimento de uma pessoa versada na técnica, a contagem nib é um teste de contagem de sujidade (ver, por exemplo, o teste da contagem de sujidade TAPPI) e é uma indicação de que a celulose microfibrilada foi totalmente re-dispersa. Neste caso, as folhas formadas para medir o índice FLT são submetidas à contagem nib utilizando uma caixa de luz antes do teste de tração destrutiva. Uma contagem nib baixa é indicativa de boa re-dispersão em qualquer aplicação aquosa.

[00181] A Tabela 5 mostra o efeito que o refinador de disco único teve sobre o tamanho de partícula da composição de celulose microfibrilada e carbonato de cálcio. A distribuição de tamanho de partícula (“PSD”) foi medida em um Malvern Insitec (Malvern Instruments Ltd, Enigma Business Park, Grovewood Road, Malvern, WR14 1XZ, Reino Unido) localizada no laboratório de controle de qualidade.Tabela 5 - Propriedades da PSD do bolo prensado refinado de disco único

[00182] Pode ser visto pelos valores de PSD que o refinador de disco único é muito eficiente na redução das partículas grossas da composição de celulose microfibriladae carbonato de cálcio.

2. Celulose microfribrilada de 50% em peso POP de carbonato de cálcio (IC60)/polpa de Botnia e carbonato de cálcio (proporção de 1:1 em peso) secos em um secador Atritor (51,4% em peso de sólidos).

[00183] Esta proporção de 1:1 em peso de 51,4% em peso de produto de celulose microfibrilada e carbonato de cálcio seco utilizando um secador Atritor foi re-dispersa dentro do despolpador a 7% em peso de sólidos. A baixa viscosidade deste material permitiu bombear com facilidade. Este material foi então passado através do refinador e as amostras foram coletadas em várias entradas de trabalho.

[00184] A Tabela 6 abaixo mostra o efeito do refinador de disco único sobre as propriedades da composição de celulose microfibrilada e carbonato de cálcio a 51,4% em peso. Os valores indicados para o material como recebidos foram submetidos a 1 minuto de mistura com um misturador Silverson, o que equivale a 1000 a 2000 kWh/t.Tabela 6 - Propriedades da composição de 51,4% em peso de disco único refinado compreendendo celulose microfibrilada e carbonato de cálcio (proporção de 1:1 em peso) seca em um secador Atritior.

[00185] Esta composição seca de 51,4% em peso, seca no secador Atritor, pode ser totalmente re-dispersa utilizando 60 kWh/t e as propriedades melhoram ainda mais com o aumento da entrada de energia. Este material recupera a viscosidade e o índice FLT, além de ter uma contagem nib relativamente baixa semelhante ao bolo de prensa de correia.

[00186] A Tabela 7 mostra o efeito que o refinador de disco único teve sobre o tamanho de partícula da composição compreendendo celulose microfibrilada e carbonato de cálcio (proporção de 1:1 em peso).Tabela 7 - Propriedades de PSD da composição de 51,4% em peso refinada de disco único compreendendo cellulose microfibrilada e carbonato de cálcio (proporção de 1:1 em peso) seca no secador Atritor.

[00187] Pode ser visto a partir dos valores de PSD que o refinador de disco único é muito eficiente na redução das partículas grossas da composição de celulose microfibrilada e do carbonato de cálcio na proporção de 1:1 em peso.

3. Composição de celulose microfibilada de 50% em peso POP de carbonato de cálcio (IC60)/polpa de Botnia e carbonato de cálcio na proporção de 1:1 em peso seca em um secador Atritor (58,1% em peso de sólidos).

[00188] Esta composição de 58,1% em peso de sólidos compreendendo celulose microfibrilada e carbonato de cálcio (proporção de 1:1 em peso) foi avaliada a 7, 8 e 9% em peso de sólidos. A razão para isto foi que as entradas de energia mais elevadas não puderam ser alcançadas porque a composição compreendendo celulose microfibrilada e carbonato de cálcio tornou-se muito “fina” em consistência e o disco metálico do refinador estava se esfregando sobre si mesmo. A Tabela 9 abaixo mostra as propriedades de todos os produtos nos três diferentes conteúdos de sólidos. Os valores cotados para o material como recebido e 0 kWh/t foram submetidos a 1 minuto de mistura em um misturador Silverson, o que equivale a 1000 a 2000 kWh/t.Tabela 9 - Propriedades do Produto de 58,1% em peso Atritor de disco único refinado

[00189] A composição de 58,1% em peso compreendendo celulose microfibrilada e carbonato de cálcio (proporção de 1:1 em peso) pode ser totalmente re-dispersa a 7, 8 e 9% em peso de sólidos. Em cada consistência, o controle FLT foi excedido, assim como a viscosidade e a contagem nib. Com 9% em peso de sólidos, o maior aprimoramento é alcançado.

[00190] A Tabela 10 mostra o efeito que o refinador de disco único teve sobre o tamanho de partícula da composição compreendendo celulose microfibrilada e carbonato de cálcio (proporção de 1:1 em peso) em todos os três níveis de teor de sólidos.

[00191] Mais uma vez, os dados do PSD mostram a eficiência do refinador de disco único em alterar o tamanho da polpa grossa em todas as três consistências.Tabela 10 - Propriedades de PSD da composição de 58,1% em peso de composição de celulose microfibrilada (proporção de 1:1 em peso) refinada em um disco único seca em um secador Atritor.

4. Composição de celulose microfibilada de 50% em peso POP de carbonato de cálcio (IC60)/polpa de Botnia e carbonato de cálcio seca em um secador Atritor (70,1% em peso de sólidos).

[00192] Esta composição de 70,1% em peso de sólidos de celulose microfibrilada e carbonato de cálcio (proporção de 1:1) em cada entrada de trabalho é mostrada na Tabela 11. Os valores indicados para o material recebido e 0 kWh/t foram submetidos a 1 minuto de mistura em um misturador Silverson, o que equivale a 1000 a 2000 kWh/t.Tabela 11 - Propriedades da composição de 70,1% em peso de celulose microfibrilada e carbonato de cálcio (proporção de 1:1 em peso) refinada em um disco único seca em um secador Atritor.

[00193] Mais uma vez, pode ser visto que o refinador de disco único é muito mais eficiente na re-dispersão da composição seca compreendendo celulose microfibrilada e carbonato de cálcio (proporção de 1:1 em peso) em comparação com o uso de um misturador Silverson. Uma entrada de energia de 100 kWh/t re-dispersa a composição compreendendo celulose microfibrilada e carbonato de cálcio (proporção de 1:1 em peso) até um grau em que as propriedades são semelhantes às do bolo de prensa de correia.

[00194] A Tabela 12 mostra o efeito que o refinador de disco único teve sobre o tamanho de partícula da composição compreendendo celulose microfibrilada e carbonato de cálcio (proporção de 1:1 em peso) e mais uma vez o refinador mostrou ser muito eficiente. Tabela 12 - Propriedades de PSD da composição de 70,1% em peso de composição de celulose microfibrilada e carbonato de cálcio (proporção de 1:1 em peso) refinada em um disco único seca em um secador Atritor.

5. Composição de 50% em peso POP de carbonato de calico (IC60)/polpa de Botnia compreendendo celulose microfibilada e carbonato de cálcio (proporção 1:1 em peso) seca em um secador Atritor (86,2% em peso de sólidos).

[00195] Este material de composição com 86,2% em peso de sólidos compreendendo celulose microfibrilada e carbonato de cálcio (proporção de 1:1 em peso) foi considerado muito seco, pelo que a composição foi refinada sob as mesmas condições que o restante dos materiais (intensidade de 0,2 J/m), mas também a uma intensidade de 0,1 J/m. 0,1 J/m é menos intenso, então, leva mais tempo para atingir a entrada de trabalho desejada. Veja a Tabela 13.

[00196] Os valores indicados para o material recebido e 0 kWh/t foram submetidos a 1 minuto de mistura em um misturador Silverson, o que equivale a 1000 a 2000 kWh/t.Tabela 13 - Propriedades da composição de 86,2% em peso compreendendo celulose microfibrilada e carbonato de cálcio (proporção de 1:1 em peso) refinada em um disco único seca em um secador Atritor.

[00197] Estes resultados mostram que esta composição muito elevada em sólidos compreendendo celulose microfibrilada e carbonato de cálcio (proporção de 1:1 em peso) pode ser novamente dispersa para as mesmas propriedades que o bolo de prensa de correia utilizando 100 kWh/t. Se a intensidade for alterada, as propriedades podem ser restauradas usando menos energia de 80 kWh/t.

[00198] A Tabela 14 mostra o efeito que o refinador de disco único teve sobre o tamanho de partícula da composição compreendendo celulose microfibrilada e carbonato de cálcio (proporção de 1:1 em peso) em ambas as intensidades.Tabela 14 - Propriedades de PSD da composição de 86,2% em peso de composição compreendendo celulose microfibrilada e carbonato de cálcio (proporção de 1:1 em peso) refinada em um disco único seca em um secador Atritor.

[00199] Figura 1. Resume os dados FLT dos estudos acima. Os dados mostram que o controle FLT pode ser alcançado em todas as amostras testadas e que o controle FLT pode ser excedido nos produtos sólidos intermediários.

6. Processamento adicional de produtos refinados

[00200] Em vários produtos produzidos na instalação da planta piloto, energia extra foi colocada nas amostras através do misturador Silverson. Estes experimentos foram investigar se as propriedades físicas da composição compreendendo celulose microfibrilada e carbonato de cálcio (proporção de 1:1 em peso) seriam melhoradas com energia extra. A tabela a seguir mostra os resultados (Tabela 15).

[00201] Pode ser visto que os resultados são misturados. Em algumas ocasiões, há um aumento no índice FLT e em outros não há.

Resultados.

[00202] Os resultados mostram: • O refinador de disco único nas instalações da planta piloto é uma maneira muito eficiente de re-dispersar uma composição que compreende celulose microfibrilada e carbonato de cálcio (proporção de 1:1 em peso) • Uma composição compreendendo celulose microfibrilada e carbonato de cálcio (proporção de 1:1 em peso) seca até 86% em peso de sólidos pode ser re-dispersa para atingir as suas características de resistência originais. • Um aprimoramento na força pode ser alcançado. • O refinador de disco único consegue a re-dispersão usando entradas de baixa energia do que outros métodos avaliados. • O conteúdo de sólidos é muito importante ao refinar e deve ser otimizado para todas as amostras. • Diminuir a intensidade do refinador alcança melhores resultados. • O refinador de disco único é muito eficiente na alteração do PSD de uma composição compreendendo celulose microfibrilada e carbonato de cálcio (proporção de 1:1 em peso).

Claims

1. Método para melhorar as propriedades físicas e/ou mecânicas da celulose microfibrilada re-dispersa seca ou parcialmente seca caracterizado pelo fato de que o método compreende: fornecer uma composição aquosa de celulose microfibrilada, em que a celulose microfibrilada é obtida a partir de uma polpa química, ou uma polpa quimitermomecânica, ou uma polpa mecânica, ou uma polpa reciclada, ou um refugo de uma fábrica de papel, ou um fluxo de resíduos de uma fábrica de papel, ou resíduos de uma fábrica de papel, ou quaisquer combinações dos mesmos; desidratar a composição aquosa de celulose microfibrilada por uma prensa de correia ou uma prensa de correia automatizada de alta pressão, para produzir uma composição de celulose microfibrilada desidratada; secar a composição de celulose microfibrilada desidratada por um moinho ou secador de varredura de ar quente, um secador-pulverizador, um moinho classificador estendido, um moinho de células, um secador tubular de varredura de ar, ou um moinho de células multirotor, para produzir uma composição de celulose microfibrilada seca ou parcialmente seca; em que, após re-dispersar a composição de celulose microfibrilada seca ou parcialmente seca em um meio líquido, a celulose microfibrilada tem um índice de tração e/ou viscosidade que é pelo menos 50% do índice de tração e/ou viscosidade da composição aquosa de celulose microfibrilada antes de secar, em que a comparação do índice de tração e/ou viscosidade é realizada equalizando a concentração da composição aquosa da celulose microfibrilada antes da secagem e o meio líquido da celulose microfibrilada após a dispersão, e é realizada usando celulose microfibrilada possuindo uma inclinação de fibra de entre 20 a 50 para celulose microfibrilada antes da secagem.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente a redispersão da celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca no meio líquido.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida celulose microfibrilada compreende adicionalmente um material particulado inorgânico.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o material particulado inorgânico compreende um mineral platy, caulim e/ou talco.

5. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o material particulado inorgânico compreende adicionalmente material particulado inorgânico diferente de um mineral platy.

6. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o material particulado inorgânico é carbonato de cálcio.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida celulose microfibrilada seca ou parcialmente seca é re-dispersa na presença de um ou mais aditivos selecionados do grupo que consiste em um ou mais sais, um ou mais açúcares, um ou mais glicóis, ureia, carboximetilcelulose e goma de guar.

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o um ou mais açúcares é selecionado de um ou mais de monossacarídeos, dissacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos.

9. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que um ou mais sais compreendem cloreto de sódio.

10. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que um ou mais glicóis compreendem etilenoglicol.

11. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o material particulado inorgânico é adicionado em uma ou mais das seguintes etapas: (i) antes ou durante a fabricação da composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada; (ii) depois da fabricação da composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada; (iii) durante a desidratação da composição aquosa de celulose microfibrilada; (iv) durante a secagem da composição aquosa de celulose microfibrilada; (v) antes da re-dispersão da celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca; e (vi) durante a re-dispersão da celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca.

12. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente usar a celulose microfibrilada redispersa em, ou na fabricação de, um artigo, produto ou composição.

13. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição aquosa de celulose microfibrilada desidratada antes da secagem ou da secagem pelo menos parcial tem um teor de sólidos de até 50% em peso.

14. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição aquosa de celulose microfibrilada desidratada antes da secagem ou da secagem pelo menos parcial possui um teor de sólidos de até 30% em peso.

15. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição aquosa de celulose microfibrilada desidratada antes da secagem ou da secagem pelo menos parcial possui um teor de sólidos de até 20% em peso.

16. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o meio líquido é aquoso ou não aquoso.

17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o meio líquido aquoso compreende água.

18. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que a re- dispersão da celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca compreende o uso de um misturador ou refinador.

19. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que a re- dispersão da celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca compreende o uso de um moinho ou secador de ar quente.

20. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que a re- dispersão da celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca compreende o uso de um moinho de células.

21. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que a re- dispersão da celulose microfibrilada seca ou pelo menos parcialmente seca compreende o uso de um moinho de células multirotoras.

22. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 3, caracterizado pelo fato de que a composição de celulose mirofibrilada parcialmente seca é desidratada e seca para reduzir o teor de água em pelo menos 30% em peso da composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada antes da desidratação e secagem.

23. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 3, caracterizado pelo fato de que a composição de celulose mirofibrilada parcialmente seca é desidratada e seca para reduzir o teor de água em pelo menos 40% em peso da composição aquosa compreendendo celulose microfibrilada antes da desidratação e secagem.