BR9916854B1 - pasta fluida aquosa de um ou mais pigmentos, pigmento, carga ou mineral no estado seco, bem como processo de tratamento de pigmentos, cargas ou minerais em pasta fluida aquosa. - Google Patents

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PASTA FLUIDA AQUOSA DE UM OU MAIS PIGMENTOS, PIGMENTO, CARGA OU MINERAL NO ESTADO SECO, BEM COMO PROCESSO DE TRATA- MENTO DE PIGMENTOS, CARGAS OU MINERAIS EM PASTA FLUIDA AQUOSA".

A presente invenção refere-se ao campo técnico de cargas mi- nerais, principalmente para aplicações papeleiras, e seus aperfeiçoamentos por tratamentos adequados para melhorar seja o processo de fabricação da folha de papel, seja suas propriedades.

Estas cargas são bastante conhecidas pelos versadas na técnica, e a título de exemplo cita-se o carbonato de cálcio natural, o carbonato de cálcio sintético ou "precipitado" ("PCC") e diversas cargas tais como dolomita, cargas mistas à base de carbonatos de diversos metais tais como, principalmente, cálcio associado a magnésio, e aná- logos, diversas cargas tais como talco ou análogos, e misturas destas cargas, como por exemplo as misturas talco - carbonato de cálcio, car- bonato de cálcio - caulim, ou ainda as misturas de carbonato de cálcio natural com hidróxido de alumínio, mica ou ainda com fibras sintéticas ou naturais.

Também será inútil detalhar o processo de fabricação de uma folha de papel, papelão ou análogo. O versado na técnica sabe como formar uma polpa que compreende essencialmente fibras (fibras celulósicas de ori- gem natural - como as madeiras resinosas ou folhosas - ou sintética ou mis- turas destas), uma carga tal como definida acima e uma proporção apropria- da de água.

Geralmente forma-se uma polpa espessa ou "thick stock" que é diluída com água para resultar em uma polpa diluída ou "thin stock". Esta polpa sofre a adição de diversos aditivos, como diversos polímeros, para melhorar as condições de floculação e portanto de "formação" da folha, re- tenção da carga e drenagem da água sob a tela. O meio aquoso, contendo uma fração da carga inicial, que é drenado, à pressão reduzida, sob a tela é chamado de "águas brancas". Em seguida a folha é submetida a vários tra- tamentos, como uma operação importante que é chamada de revestimento. Durante esta operação de revestimento, sabe-se que ocorrem perdas de banho de revestimento e de papel revestido. Este papel revestido é reciclado com carga e chamado de "quebra do revestimento".

A invenção refere-se particularmente ao tratamento, por meio de uma combinação de um ou vários doadores de íons H3O+ moderadamente fortes a fortes e um meio gasoso ativo, pigmentos, cargas ou minerais, em pasta fluida aquosa, contendo um carbonato natural, tal como carbonato de cálcio natural ou qualquer pigmento contendo carbonato de cálcio natural em combinação com outros minerais. Na verdade, é claro que o carbonato de cálcio natural pode ser misturado com minerais inertes na presença de doa- dores de íons H3O+ moderadamente fortes a fortes bastante conhecidos em papelaria.

As aplicações da invenção são principalmente papeleiras, ob- tendo-se particularmente propriedades iguais ou melhores da folha, e princi- palmente de opacidade, brancura, redução de peso para uma espessura dada. Esta redução do peso do papel a uma espessura constante da folha com conservação ou aperfeiçoamento das propriedades da folha será cha- mada de propriedade de alto volume nesta invenção.

Uma aplicação particular e interessante da invenção refere-se, naturalmente a título não-limitativo, ao aperfeiçoamento das propriedades no momento de uma impressão digital como impressão por jato de tinta no pa- pel não-revestido mas carregado com o pigmento tratado de acordo com a invenção ou ainda no papel de superfície tratada ou ainda papel revestido pelo uso dos pigmentos de acordo com a invenção.

Neste domínio particular de impressão por jato de tinta, porém não-limitativo, a invenção refere-se a composições cuja carga apresenta si- multaneamente uma característica de granulometria elevada, mais grosseira e uma superfície específica elevada.

Uma outra aplicação particular da invenção é o campo de tintas.

Assim, constitui o principal objetivo da invenção reduzir o peso do papel para uma dimensão dada porém mantendo idênticas e até melho- rando as propriedades do referido papel.

Um outro objetivo importante da invenção refere-se ao tratamen- to e revestimento de folhas de papel ou de folhas papeleiras em sentido am- plo, incluindo papelões e análogos, com composições de acordo com a in- venção, e principalmente ao tratamento de superfícies pigmentadas da folha de papel.

A redução de peso do papel para uma espessura dada é muito interessante por causa do transporte e principalmente do custo de tarifas postais bem como por motivos ambientais, a saber, principalmente economia de matérias naturais e recursos energéticos.

Assim, a patente WO 92/06038, cujo objetivo é melhorar a opa- cidade e a brancura do papel contendo o agente de alto volume na folha, ou ainda revestido com uma camada contendo tal agente, propõe uma solução que não permite que se economize energia.

As propriedades de opacidade e de maior brancura são obtidas por um processo muito complexo que ocorre quando da formação da folha de papel. Como se sabe, a folha é formada sobre a tela por floculação ou aglomeração ou entrelaçamento de diversos constituintes da polpa, e princi- palmente a nível de fibras ou de suas fibrilas. Esta "aglomeração" é favore- cida pela drenagem da água que é aspirada sob a tela. Alguns desses fe- nômenos físico-químicos já podem aparecer, principalmente, no nível do contentor ("headbox"), ou ao menos determinadas transformações ou intera- ções já podem aparecer ali, que favorecem uma ou outra propriedade na tela ou além dela.

Sem querer estar ligado a qualquer teoria, a requerente conside- ra que a carga, segundo o tratamento que tenha sofrido, vai interagir diferen- temente com as fibrilas e as fibras. A invenção baseia-se em um tratamento particular que, neste contexto, leva a uma propriedade de alto volume, isto é, uma boa interação com a rede de fibras. Como indicado também no docu- mento WO 92/06038, o alto volume se traduz por uma melhor dispersão da luz pela folha. O problema é contudo complicado pelo fato de uma solução pa- ra obter o alto volume, que é aumentar o volume de poros internos do papel (WO 96/32449, página 2 linhas 15 etc), retarda a drenagem da água e por- tanto retarda o processo de fabricação de papel, ainda que a tendência seja máquinas cada vez mais rápidas.

A invenção também melhora fortemente a propriedade final de abrasividade do pigmento durante a fabricação do papel, isto é, permite di- minuir a abrasão da peneira metálica ou polímero utilizado e de abrasividade do pigmento durante o revestimento do papel, isto é, permite diminuir a a- brasão da lâmina utilizada. A patente WO 96/32449 assinala a importância dessa propriedade, indicando que o pigmento TiO2 e um bom agente de alto volume, mas excessivamente abrasivo, página 1 linha 35 etc (e, além disso, dispendioso).

Enfim, a presente invenção mostra também a possibilidade de manter a rigidez do papel de peso reduzido em aplicações específicas como a fabricação de envelopes.

Como indicado acima, e conforme confirmado em detalhes nas patentes WO 96/32448 e WO 96/32449, são conhecidos dois tipos principais de carbonato de cálcio, um natural e o outro sintético.

O carbonato de cálcio sintético ou "PCC" é obtido de maneira conhecida por uma reação de cal viva ou virgem (extinta) com CO2; obtém- se assim um carbonato de cálcio sintético que, de acordo com as condições reacionais, apresenta-se em diversas formas tais como agulhas, ou outras formas de cristais. Existem numerosas patentes que tratam da síntese de PCC.

A título simplesmente ilustrativo, a patente US 5.364.610 des- creve um processo de fabricação de carbonato de cálcio para obter um PCC em formas escalenoédricas. Ela descreve como técnica anterior processos de obtenção por carbonatação com CO2. O PCC é apresentado como confe- rindo ao papel propriedades melhores, principalmente de brancura. Também citaremos a patente US 5.075.093.

Também se sabe que o PCC pode conferir alto volume incluindo as interações que enfraquecem a rede de fibras. A patente WO 93/06038 acima mencionada descreve ainda um processo de carbonatação de cal pa- ra obter um PCC com propriedades de alto volume.

Ao contrário, o carbonato natural não oferece esta propriedade, ainda que fosse muito interessante obtê-la, sem que a indústria seja obriga- da a utilizar um carbonato sintético.

Existe portanto uma grande necessidade em obter, a partir de carbonatos naturais, propriedades de alto volume ou interações favoráveis às propriedades superficiais. Além disso, foi altamente surpreendente, do fato de o PCC ter uma interação desfavorável para a força da rede de fibras, que o novo pigmento, de acordo com a invenção, não somente oferece as mesmas propriedades que o PCC como também mantém as propriedades vantajosas do carbonato de cálcio natural.

Surpreendentemente, foi produzido o pigmento com proprieda- des sinergísticas ideais.

Diversos tratamentos já foram propostos para a indústria em questão.

A patente WO 96/32448 descreve um processo de tratamento da dispersão de carbonato de cálcio (designada pela termo "pasta fluida" na indústria em questão), com baixa concentração de carbonato (1 a 30% de matérias sólidas), por poliDIMDAC (homopolímero de dimetildialil amônio) que é um agente de agregação catiônica de baixo peso molecular de 10.000 a 500.000 para obter alto volume. Essa patente utiliza tanto PCC como car- bonato natural triturado, conhecido como G(N)CC ("ground natural calcium carbonate") ou suas misturas. Esse processo é principalmente uma flocula- ção, uma agregação de pequenas partículas nas mais grossas e a proprie- dade de interação com as fibras é principalmente obtida pela granulometria particularmente grosseira das partículas. As propriedades físicas do papel são assim prejudicialmente afetadas quando seu peso é diminuído.

A patente WO 96/32449 descreve sensivelmente o mesmo ensi- namento. O objetivo é obter a agregação seletiva de partículas finas e ultra- finas, por meio de um agente de agregação apresentando uma carga oposta à carga total da carga.

A patente US 4.367.207, mencionada na patente WO 92/06038, descreve um processo de tratamento de CaCO3 com CO2 na presença de um eletrólito do tipo organopolifosfonato aniônico, mas o único objetivo é obter uma pasta fluida de carbonato finamente dividido.

A patente EP 0 406 662 descreve um processo de fabricação de carbonato sintético segundo o qual faz-se uma pré-mistura de CaCO3 do tipo aragonita com cal, em seguida acrescenta-se a esta pasta fluida um "deriva- do de ácido fosfórico" como o ácido fosfórico ou seus sais, ou vários fosfa- tos, conforme página 4 linhas 17 etc., e finalmente introduz-se CO2 para rea- lizar a carbonatação clássica. O objetivo desta patente é obter especifica- mente um PCC de tamanho de partícula importante e de forma cristalina par- ticular (acicular) que não se sabia como produzir industrialmente. Essa pa- tente cita como técnica anterior outras patentes referentes ao processo de fabricação de PCC por carbonatação, como aperfeiçoamentos que consis- tem em introduzir CO2 por etapas sucessivas ou a adição antes da reação de centros de nucleação correspondendo à forma cristalina desejada.

Ácido fosfórico é utilizado na patente EP 0 406 662 para formar, página 4 linhas 46 etc., especificamente a forma aragonita por meio de um composto não identificado do tipo "ácido fosfórico de cálcio" que serve como novos centros de nucleação para a forma cristalina desejada (linhas 52 e 55).

As aplicações do carbonato obtido estão indicadas na página 5 linhas 2 etc. Entre outras propriedades isolantes e análogas, o carbonato é útil na indústria papeleira para permitir a incorporação de quantidades supe- riores de matéria mineral no papel, o que leva a papéis de interior não- combustíveis. Nenhuma propriedade como opacidade do papel, brilho ou alto volume é mencionada nessa patente, portanto este obviamente não é o objetivo. Ademais, o único exemplo de aplicação refere-se a uma composi- ção carbonato/resina.

Também são conhecidos processos para conferir propriedades particulares ao carbonato. Entre outros, cita-se-á a obtenção de propriedades de resistên- cia a ácidos, que são úteis quando o carbonato é utilizado como carga em um processo de fabricação de papel por via ácida, que é uma das vias pape- leiras clássicas. Assim, a patente US 5.043.017 descreve a estabilização do carbonato de cálcio, e em particular do PCC (col. 1 linha 27), pela ação de um agente quelante de cálcio, como hexametafosfato de cálcio, e de uma base conjugada que pode ser um sal de metal alcalino de ácido fraco (fosfó- rico, cítrico, bórico, acético etc.). Esse documento remete-se à técnica ante- rior na qual o hexametafosfato de sódio é utilizado como dispersante, onde segundo a qual um sal de ácido fraco é utilizado após carbonatação "primá- ria", na produção de PCC, ou ainda ao contrário na primeira etapa da produ- ção. Esse documento também menciona a patente US 4.219.590, que des- creve um processo para melhorar o carbonato de cálcio seco por meio de um tratamento com um "gás ácido, anidrido, totalmente seco". Esse docu- mento tem por objetivo, na verdade, melhorar o tratamento de superfície já conhecido, que era efetuado por um ácido graxo, ou uma resina ácida, e a- nálogos (col. 1 linha 17). Esse documento trata o carbonato com vapores de ebulição de ácido fosfórico, clorídrico, nítrico, cáprico, acrílico ou cloretos ou fluoretos de alumínio, ou ácido fumárico etc. O objetivo é quebrar as partícu- las de carbonato em partículas finas (col. 2 linhas 65 etc.). O documento preconiza o emprego de HF, SO2 ou anidrido fosfórico, e o único exemplo refere-se ao emprego de HF ou tetracloreto de titânio (este último melhoran- do a opacidade do papel, conforme col. 3 linhas 12 etc).

Também se conhece a patente US 5.230.734 que utiliza CO2 para produzir um carbonato de Ca-Mg.

A patente WO 97/08247 descreve uma formulação de carbonato também para papel obtido por uma via fracamente ácida. O carbonato é tra- tado por uma mistura de base fraca e ácido fraco, entre os quais o ácido fos- fórico, um dos dois agentes devendo ser derivado de um ácido orgânico.

A patente WO 97/14847 também descreve um carbonato resis- tente a ácido, para papel, e que é tratado por uma mistura de dois ácidos fracos para "inativar" a superfície do carbonato. A patente WO 98/20079 também descreve um processo para tornar um carbonato resistente a ácido, e em particular a um PCC, pela adi- ção de silicato de cálcio e de um ácido fraco ou de alúmen. Esse documento cita como técnica anterior a patente US 5.164.006 que utiliza um tratamento por CO2 para obter propriedades de resistência ao meio ácido. Todavia, a adição de produtos como cloreto de zinco é nesse caso necessária, ainda que eles não satisfaçam as normas ambientais. Além disso, o pigmento de acordo com a invenção não é resistente a ácido e sua reatividade, inespera- damente positiva, permite obter uma boa interação com as fibras.

A indústria em questão portanto buscou, durante decênios, me- lhorar as propriedades do carbonato natural e/ou produzir carbonatos sintéti- cos PCC apresentando propriedades específicas. Entre essas pesquisas, aparecem algumas tentativas referentes ao alto volume, mas observa-se que nenhuma faz referência ao emprego de CO2. Este gás é reservado aos tra- tamentos que visam conferir propriedades antiácidas, sem qualquer relação com o alto volume, ou produzir PCC por carbonatação. Ácido fosfórico tam- bém foi associado ao CO2, mas apenas para melhorar a produção de PCC.

Na verdade, levando em conta propriedades melhores conferi- das pelo PCC, a indústria tentou sobretudo produzir carbonatos sintéticos apresentando propriedades cada vez melhores. Um mérito da invenção é o de ter trabalhado com base em carbonatos naturais.

A invenção refere-se portanto à preparação de novas suspen- sões aquosas de um ou mais pigmentos, cargas ou minerais contendo even- tualmente um agente polimérico dispersante como estabilizante de reologia da pasta fluida, os referidos pigmentos permitindo a redução no peso do pa- pel de superfície constante.

Essas novas suspensões aquosas caracterizam-se por:

a) conterem um carbonato natural e o ou os produtos da reação do referido carbonato com CO2 gasoso e o ou os produtos da reação do re- ferido carbonato com um ou mais doadores de íons H3O+ moderadamente fortes a fortes e

b) terem um pH superior a 7,5 medido a 20°C. Elas também se caracterizam pelo fato de o pigmento, a carga ou o mineral ter uma superfície específica BET1 medida segundo a padrão ISO 9277, compreendida entre 5 m2/g e 200 m2/g, de preferência entre 20 m2/g e 80 m2/g e mais preferivelmente entre 30 m2/g e 60 m2/g.

Particularmente, as suspensões aquosas de acordo com a in- venção caracterizam-se pelo fato de o pigmento, a carga ou o mineral apre- sentar as seguintes características:

- um diâmetro médio de grão, medido pelo método de sedimen- tação no aparelho Sedigraph 5100®, compreendido entre 50 e 0,1 micrômetro

- e uma superfície específica BET, medida segundo o padrão ISO 9277, compreendida entre 15 e 200 m2/g.

Ainda mais particularmente elas se caracterizam pelo fato de o pigmento, a carga ou o mineral apresentar as seguintes características:

- um diâmetro médio de grão, medido pelo método de sedimen- tação no aparelho Sedigraph 5100®, compreendido entre 25 e 0,5 micrôme- tro, e ainda mais particularmente entre 7 e 0,7 micrômetro

- e uma superfície específica BET1 medida segundo o padrão ISO 9277, compreendida entre 20 e 80 m2/g e ainda mais particularmente entre 30 e 60 m2/g.

A invenção refere-se ainda a outros pigmentos ou cargas no es- tado seco tais como um carbonato de cálcio natural ou qualquer pigmento compreendendo carbonato de cálcio natural, obtidos por secagem das sus- pensões aquosas de acordo com a invenção, esta secagem sendo realizada por meios de secagem bastante conhecidos pelo versado na técnica.

A invenção também refere-se ao tratamento de pigmentos ou cargas, em pasta fluida aquosa, tais como um carbonato de cálcio natural ou qualquer pigmento compreendendo carbonato de cálcio natural, ou suas misturas com outras cargas e pigmentos não contendo íons carbonato, com- posições contendo os mesmos e suas aplicações papeleiras, principalmente para obter uma boa propriedade de alto volume e os papéis assim carrega- dos ou revestidos. Mais precisamente, a invenção refere-se a uma pasta fluida a- quosa de pigmentos, cargas ou minerais podendo conter um agente polimé- rico dispersante como estabilizante de reologia da pasta fluida e compreen- dendo um carbonato natural, tal como por exemplo carbonato de cálcio natu- ral ou dolomita, tratado em combinação com um ou mais doadores de íons H3O+ moderadamente fortes a fortes, e CO2 gasoso.

A título de exemplo citam-se os diferentes carbonatos naturais obtidos a partir de giz, principalmente giz de Champagne, calcita ou mármo- re, e suas misturas com talco, caulim e/ou dolomita; e/ou hidróxidos de alu- mínio e/ou oxido de titânio, óxido de magnésio e óxidos e hidróxidos análo- gos conhecidos na indústria papeleira.

No presente pedido, essas diferentes cargas e misturas de car- gas ou cargas mistas serão coletivamente chamadas por comodidade de "cargas" a menos que seja necessário a menção de uma carga ou categoria de cargas mais precisa.

O ácido utilizado será qualquer ácido moderadamente forte a forte, ou qualquer mistura desses ácidos, gerando íons H3O+ nas condições de tratamento. De acordo com um modo de realização igualmente preferido, o ácido forte será escolhido entre os ácidos com um pKa menor ou igual a zero a 22°C e mais particularmente escolhido entre ácido sulfúrico, ácido clorídrico ou misturas dos mesmos.

De acordo com um modo de realização igualmente preferido, o ácido moderadamente forte será escolhido entre os ácidos com um pKa compreendido entre O e 2,5 inclusive a 22°C e mais particularmente escolhi- do entre H2SO3, HSO4', H3PO4, ácido oxálico ou misturas dos mesmos. Po- de-se mencionar, principalmente, por exemplo, o pKai de H3PO4 igual a 2,161 (Rõmpp Chemie, Edição Thieme).

De acordo com um modo de realização igualmente preferido, o ou os ácidos moderadamente fortes podem ser misturas com ácido ou áci- dos moderadamente fortes. De acordo com, a quantidade em mol de doado- res de íons H3O+ moderadamente fortes a fortes em relação ao número de moles de CaCO3 que está compreendida, no total, entre 0,1 e 2, de prefe- rência entre 0,25 e 1.

De acordo com a invenção, o processo de tratamento de pig- mentos, cargas ou minerais, em pasta fluida aquosa, contendo um carbonato natural, caracteriza-se pelo fato de o referido pigmento ser tratado com uma combinação de um ou mais doadores de íons H3O+ moderadamente fortes a fortes e CO2 gasoso.

De preferência, este processo de tratamento de pigmentos, car- gas ou minerais, de acordo com a invenção, em pasta fluida aquosa, con- tendo um carbonato natural que permite a redução de peso do papel de su- perfície constante caracteriza-se pelo fato de ser constituído das 3 etapas a seguir:

a) tratamento com o ou os doadores de íons H3O+ moderada- mente fortes a fortes

b) tratamento com CO2 gasoso, quer este tratamento seja parte integrante da etapa a), seja efetuado paralelamente à etapa a), seja efetua- do após a etapa a)

c) aumento do pH, medido a 20°C, acima de 7,5, em um interva- lo de tempo após o término das etapas a) e b) compreendido entre 1 hora e 10 horas, de preferência entre 1 hora e 5 horas sem adição de base, ou i- mediatamente após o término das etapas a) e b) com adição de uma base, a etapa c) sendo a última etapa do processo.

Ainda de preferência, CO2 gasoso é proveniente de uma alimen- tação externa de CO2 ou então de uma recirculação de CO2 ou então da a - dição contínua do mesmo doador de íons H3O+ moderadamente forte a forte que aquele usado na etapa a) do tratamento ou então de um outro doador de íons H3O+ moderadamente forte a forte ou então de uma pressão elevada de CO2, e de preferência de uma pressão elevada compreendida entre 0,05 bar e 5 bar. Para tal, deve-se observar que o tanque de tratamento, cheio de cargas com um peso específico da ordem de 1 a 2, pode atingir uma altura de por exemplo 20 metros, e assim criar uma pressão elevada de CO2 que pode atingir vários bar e principalmente chegar até cerca de 5 bar no fundo do tanque ou em um tanque fechado. De acordo com um modo de realização preferido, as etapas a) e b) podem ser repetidas várias vezes.

Também de acordo com um modo de realização preferido, o pH, medido a 20°C, varia entre 3 e 7,5 durante as etapas a) e b) do tratamento e a temperatura de tratamento varia entre 5°C e 90°C, e de preferência entre 45°C e 60°C.

Ainda de acordo com um modo de realização preferido, entre 1 hora e 10 horas e mais particularmente entre 1 hora e 5 horas após o térmi- no do tratamento, o pH é superior a 7,5 à temperatura ambiente, e sem a adição de alguma base. Se alguma base for adicionada, o pH aumentará imediatamente. Além disso, deve-se observar que não foi observada ne- nhuma resistência a ácidos após vários dias.

O processo de tratamento de pigmentos, cargas ou minerais, em pasta fluida aquosa, contendo um carbonato natural que permite a redução de peso do papel de superfície constante de acordo com a invenção, carac- teriza-se pelo fato de a concentração de CO2 gasoso na pasta fluida ser, em volume, tal que a razão (volume da pasta fluida : volume de CO2 gasoso) varie entre 1:0,05 e 1:20 com a referida razão compreendida entre 1:1 e 1:20 na etapa a) e entre 1:0,05 e 1:1 na etapa b).

Ainda mais preferivelmente a concentração de CO2 gasoso na pasta fluida é, em volume, tal que a razão (volume da pasta fluida : volume de CO2 gasoso) varie entre 1:0,05 e 1:5 com a referida razão compreendida entre 1:0,5 e 1:10 na etapa a) e entre 1:0,05 e 1:1 na etapa b).

O CO2 gasoso pode ser usado na forma líquida ou anidra.

De maneira igualmente preferida, a duração da etapa b) do tra- tamento varia de O hora a 10 horas e de preferência de 2 horas a 6 horas.

O processo de tratamento de acordo com a invenção é realizado em fase aquosa (pasta fluida) a concentrações de matéria seca baixas, mo- deradamente fortes ou fortes, mas também pode ser realizado com misturas de suspensões constituídas dessas diferentes concentrações. De preferên- cia, o teor de matéria seca varia entre 1% e 80% em peso.

Sem querer estar ligado à qualquer teoria, a requerente acredita que o CO2 gasoso desempenha, entre outros, o papel de regulador de pH e regulador de adsorção/desadsorção.

De acordo com uma modalidade da invenção, o processo de fabricação da pasta fluida aquosa de acordo com a invenção caracteriza-se pelo fato de, depois das três etapas do processo de tratamento da invenção, o produto tratado ser colocado em pasta fluida aquosa com a ajuda de um agente dispersante e eventualmente reconcentrado.

A pasta fluida aquosa de carga obtida de acordo com a invenção pode ser incorporada no processo de fabricação da folha de papel, papelão ou análogo quando da preparação da polpa espessa, ou da polpa diluída ou em ambos os casos dependendo do processo papeleiro. A carga é na ver- dade introduzida de uma só vez ou de várias vezes segundo as recomenda- ções usuais dos papeleiros.

A carga tratada de acordo com a presente invenção também a- presenta um grande interesse após a formação da folha, e a carga pode ser principalmente incorporada de acordo com a invenção nas águas brancas recicladas ou nas "quebras do revestimento " também reciclados.

Alternativamente, o tratamento de acordo com a invenção tam- bém pode ser aplicado às águas brancas ou às "quebras do revestimento" reciclados; o meio reciclado é então tratado segundo as etapas do processo de acordo com a invenção, como indicado acima.

A invenção se aplica à fabricação de papel obtido à partir de fi- bras de celulose de origem lenhosa, como a partir de madeira folhosa ou madeira resinosa.

A invenção também se aplica ao papel obtido a partir de fibras não provenientes de madeira, mas ao contrário de fibras sintéticas.

A invenção também se refere portanto aos processo de fabrica- ção de papel, papelão ou análogos modificados para integrar o processo de acordo com a invenção.

A invenção também se refere aos novos produtos obtidos pelo processo que acaba de ser descrito.

Os exemplos a seguir exemplificam a invenção sem todavia Iimi- tá-la.

Foi feita uma série de experiências com suspensões de baixo teor de matérias sólidas, isto é, da ordem de 30% no máximo, e uma série de experiências com suspensões de alto teor de matérias sólidas, isto é, até cerca de 80%.

Os teores elevados apresentam um grande interesse na indús- tria considerada, mas apresentam problemas particulares de viscosidade. É necessário, então, freqüentemente, mas opcionalmente, adicionar um dis- persante que pode apresentar inconvenientes no processo (interferência do dispersante por reações concorrentes quando dos fenômenos de adsorção sobre a superfície do carbonato ou de outros tipos de carga).

Exemplo 1

Este exemplo ilustra a invenção e refere-se ao tratamento de suspensões de baixo teor de matérias secas.

Para tal, em todas as experiências do exemplo 1 referentes às suspensões aquosas de baixo teor de matéria seca, o CaCO3 ou a mistura de minerais contendo carbonato de cálcio é preparado, na forma de uma pasta fluida cujo teor de matéria sólida ou seca varia entre 5% e 30% em peso, ou na forma de uma torta de filtrado, ou na forma de um pó seco, em um reator apropriado e, se necessário, diluído até o teor desejado de maté- rias sólidas com água desmineralizada ou água da bica.

Para a experiência relativa à pasta fluida aquosa de teor mode- radamente forte de matéria seca, o CaCO3 é preparado na forma de uma pasta fluida cujo teor de matéria sólida ou seca é da ordem de 45% em peso.

Para todas as experiências, utiliza-se um reator de vidro de 1 litro ou 10 litros ou um recipiente plástico de 100 litros ou uma cisterna de 40 m3 contendo um agitador do tipo rotor/estator bem como um agitador de alta velocidade compreendendo um disco giratório de 50 mm de diâmetro para os reatores de 1 litro e 10 litros ou 200 mm para o recipiente plástico de 100 litros ou 1500 mm para a cisterna de 40 m3.

Para algumas das experiências que serão assinaladas na des- crição dos exemplos, utiliza-se um misturador de leito fluidificado de 6 litros ou 600 litros do tipo Lõdige.

Depois de formada uma mistura homogênea, a pasta fluida é ajustada à temperatura correspondente à experiência.

Em seguida, adiciona-se um doador de íons H3O+ moderada- mente forte a forte, de preferência escolhido entre H2SO3, HSO4", H3PO4, ácido oxálico ou misturas dos mesmos na forma de uma solução de concen- tração compreendida entre 1% e 85% em peso, durante um período de tem- po específico. Os desvios estão descritos abaixo.

CO2 é adicionado ou introduzido pelo fundo do recipiente ou com a ajuda de uma vareta mergulhada de cima a baixo do recipiente durante o tempo indicado abaixo.

O controle é um papel fabricado paralelamente da mesma ma- neira, com a mesma quantidade de carga não tratada a 75 g/m2 e com a mesma batelada de celulose.

Teste n° 1

5 kg, calculados em pigmento seco, de carbonato de cálcio natu- ral do tipo mármore norueguês, de granulometria tal que 75% em peso de partículas têm um diâmetro inferior a 1 μ, medida por um Sedigraph 5100 da Micromeritics, são diluídos, na forma de uma torta de filtrado, com água des- tilada, no recipiente de 100 litros, até que se obtenha uma pasta fluida com uma concentração de 10% em peso de matéria seca. Em seguida, a pasta fluida assim formada é tratada com ácido sulfúrico em solução a 10% em peso correspondendo a 0,20 mol de H3O+ por mol de CaCO3, a 20°C e com agitação durante 2 minutos a 500 revoluções por minuto. Depois de 15 minu- tos, CO2 é borbulhado a uma pressão elevada de 50 mbar através da pasta fluida de carbonato de cálcio por 5 horas, de modo que a razão volume da pasta fluida : volume de CO2 gasoso seja igual a cerca de 1:0,15.

Depois de armazenamento por 24 horas, são formadas as folhas de papel contendo, como carga, a pasta fluida de carbonato de cálcio a ser testada.

Para tal, folhas de papel são feitas a partir de uma polpa de celu- lose de grau SR 23 contendo uma polpa de sulfato lenhoso e fibras constitu- ídas de 80% de bétula e 20% de pinho. Em seguida 45 g secos desta polpa são diluídos em 10 litros de água na presença de cerca de 15 g secos da composição de cargas a ser testada para obter experimentalmente um teor de carga de cerca de 20% a 0,5%. Depois de 15 minutos de agitação e da adição de 0,06% em peso seco, em relação ao peso seco do papel, de um agente retentor do tipo poliacrilamida, forma-se uma folha de gramatura igual a 75 g/mm2 e com (20 ± 0,5%) de carga. O dispositivo utilizado para formar a folha é um sistema Rapid-Kothen modelo 20.12 MC da Haage.

As folhas assim formadas são secadas durante 400 segundos a 92°C e um vácuo de 940 mbar. O teor de carga é controlado por análise das cinzas.

A folha assim formada tem sua espessura medida.

A espessura do papel ou da folha de papelão representa a dis- tância perpendicular entre as duas superfícies paralelas.

As amostras são armazenadas por 48 horas (padrão alemão DIN EN 20187).

Este padrão afirma que o papel é uma substância higroscópica e, como tal, apresenta a característica de ser capaz de adaptar seu teor de umidade para torná-lo apropriado em relação ao do ar ambiente. A umidade é absorvida quando o ar ambiente sofre um aumento de umidade e ao con- trário é liberada quando o ar ambiente sofre uma queda de umidade.

Mesmo que a umidade relativa permaneça constante, o teor de umidade do papel não permanece necessariamente igual se a temperatura não for mantida constante dentro de certos limites. Quando ocorre um au- mento ou uma redução no teor de umidade, as propriedades físicas do papel são modificadas.

Por este motivo, as amostras devem ser armazenadas durante um período de pelo menos 48 horas, até que o equilíbrio seja atingido. As amostras são igualmente testadas em condições climáticas idênticas. A at- mosfera de teste para o papel foi estabelecida de maneira a corresponder aos seguintes dados: umidade relativa 50% (±)

temperatura 23°C (±1)

A espessura é determinada segundo o padrão alemão DIN EN 20534 utilizando um micrômetro cuja impressão de teste atinge 10 N/cm2. O resultado do teste é determinado pelo cálculo da média de 10 medidas. O resultado é expresso em micrômetro.

O controle é um papel fabricado paralelamente da mesma ma- neira, com a mesma quantidade de carga, porém não tratado, a 75 g/m2 e com a mesma batelada de celulose.

Os resultados são:

a) para o pigmento:

5 horas após o término do tratamento do carbonato de cálcio natural do teste, o pH da pasta fluida é 7,6, o que significa alguma estabi- lidade em relação a ácidos.

b) para o papel:

as medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle: 112 μηι a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 120 μιτι a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 112 μιτι dá 70 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel reduzida a um valor comum de 112 μηι, ganha-se 5 g/m2 ou 6,6% do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Teste n° 2

No reator de vidro de 10 litros e com agitação são tratados 3 kg calculados em pigmento seco de torta de filtrado do tipo mármore norue- guês, de granulometria tal que 75% em peso das partículas têm um diâmetro inferior a 1 μ, medido por um Sedigraph 5100 da Micromeritics na forma de uma pasta fluida com uma concentração de 10% em peso de matéria seca e a uma temperatura de 20°C, com ácido fosfórico em solução a 10% em peso correspondendo a 0,15 mol de H3O+ por mol de CaCO3. Em seguida, CO2 é borbulhado na pasta fluida a uma pressão elevada de cerca de 100 mbar, durante 5 horas, de tal modo que a razão volume da pasta fluida : volume de CO2 seja igual a cerca de 1:0,1. Imediatamente após a produção, e também após 1 hora, 2 horas, 3 horas, 4 horas e 5 horas, o valor do pH é medido. As folhas são formadas a partir da pasta fluida com pequeno teor de material seco. Com 0,53% em peso em relação ao peso de pigmento seco de um agente dispersante do tipo poliacrilato de sódio, de viscosidade específica 0,75, é possível aumentar a concentração de matéria seca até um valor de 47% em peso.

A viscosidade específica dos agentes dispersantes aniônicos, nos exemplos, e que tem como símbolo a letra "Eta", é determinada da se- guinte maneira: uma solução do polímero é preparada, neutralizada a 100% por uma solução de hidróxido de sódio (pH 9) para a medida, por dissolução de 50 g, em relação ao polímero seco, em 1 litro de água destilada contendo 60 g de NaCl. Em seguida, com um viscosímetro capilar apresentando uma constante Baumé de 0,000105 em um banho de aquecimento termoestabili- zado a 25°C, o tempo necessário para que um volume exatamente definido da solução de polímero alcalina escoe através do capilar é medido e compa- rado com o tempo durante o qual o mesmo volume da solução a 60 g de NaCI/litro passa pelo capilar.

É possível definir a viscosidade específica "Eta" da seguinte maneira:

Eta = (tempo de passagem da solução de polímero - tempo de passagem da solução de NaCI)/tempo de passagem da solução de NaCI

Os melhores resultados são obtidos quando o diâmetro do capi- lar é escolhido de maneira que o tempo requerido pela solução de polímero menos o tempo requerido pela solução contendo apenas NaCI varia entre 90 e 100 segundos.

Depois de 24 horas de armazenamento, as folhas de papel são formadas, pelo mesmo procedimento que o do teste n° 1, a 75 g/m2 e a es- pessura é medida, também pelo mesmo método que o teste n° 1.

Os resultados são:

a) para o pigmento:

3 horas após o término do tratamento do carbonato de cál- cio natural do teste, o pH da pasta fluida é 7,5, o que significa alguma estabi- lidade em relação a ácidos.

b) para o papel:

as medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle (carga não tratada): 113 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 123 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 113 μm dá 68,9 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel levada a um valor comum de 113 μηι, ganha-se 6,1 g/m2 ou 8,8 % do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Procede-se da mesma forma em relação às medidas de opaci- dade e brancura das folhas anteriormente formadas.

A opacidade é medida como o índice de transparência do papel, sobre as folhas, por meio de um espectrofotômetro do tipo Data Color Elre- pho 2000 de acordo com o padrão DIN 53 146.

A brancura do papel é medida de acordo com o padrão ISO chamado Brightness R 457, com o filtro Tappi, utilizando a luz ultravioleta, por meio de um espectrofotômetro do tipo Data Color Elrepho 2000. A medi- da é efetuada em uma pilha de 10 folhas para evitar a influência da transparência.

Os resultados obtidos pelo procedimento descrito acima são:

- brancura da amostra de teste de acordo com a invenção: 89,6

- opacidade da amostra de teste de acordo com a invenção: 89,4

- brancura da amostra de controle (não tratada): 88,4

- opacidade da amostra de controle (não tratada): 86,4

Teste n° 3

No reator de vidro 75 g calculados em pigmento seco de torta de filtrado do tipo mármore norueguês, de granulometria tal que 75% em peso das partículas têm um diâmetro inferior a 1 μ, medido por um Sedigraph 5100 da Micromeritics, na forma de uma pasta fluida a uma concentração de matéria seca de 10% em peso e a uma temperatura de 20°C, são tratados com ácido fosfórico em solução a 10% em peso correspondendo a 0,25 mol de H3O+ por mol de CaCO3. Em seguida, CO2 é borbulhado à pressão at- mosférica através da pasta fluida por 5 horas, de maneira que a razão volu- me da pasta fluida : volume de CO2 gasoso seja igual a cerca de 1:0,05.

Depois de 24 horas de armazenamento, as folhas de papel são formadas, pelo mesmo procedimento que o do teste n° 1, a 75 g/m2 e a es- pessura é medida, também pelo mesmo método que o teste n° 1.

Os resultados são:

a) para o pigmento:

5 horas após o término do tratamento do carbonato de cál- cio natural do teste, o pH da pasta fluida é 7,7, o que significa alguma estabi- lidade em relação a ácidos.

b) para o papel:

as medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle (carga não tratada): 113 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 119 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 113 μm dá 71,1 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel levada a um valor comum de 113 μm, ganha-se 3,9 g/m2 ou 5,2 % do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Teste n° 4

1 kg calculado em pigmento seco de carbonato de cálcio do tipo mármore finlandês, de granulometria tal que 63% em peso das partículas têm um diâmetro inferior a 1 μ, medido por um Sedigraph 5100 da Microme- ritics, triturado por via úmida a 75% de concentração de matéria seca pela utilização de 0,55% em peso de um poliacrilato de sódio com uma viscosi- dade específica de 0,54, diluído a uma concentração de matéria seca de 45% em peso e a uma temperatura de 20°C, é tratado com ácido fosfórico em solução a 10% em peso correspondendo a 0,15 mol de H3O+ por mol de CaCO3. Em seguida, CO2 é borbulhado a uma pressão elevada de cerca de 100 mbar através da pasta fluida por 5 horas, de maneira que a razão volu- me da pasta fluida : volume de CO2 gasoso seja igual a cerca de 1:0,1.

O produto é peneirado e depois de 24 horas de armazenamento, as folhas de papel são formadas, pelo mesmo procedimento que o do teste n° 1, a 75 g/m2. A espessura é medida, também pelo mesmo método que o teste n° 1, os resultados-sendo em seguida comparados em relação ao em- prego do produto carbonato de cálcio não tratado de granulometria tal que 63% em peso das partículas têm um diâmetro inferior a 1 μ, medido por um Sedigraph 5100 da Micromeritics.

Os resultados são:

a) para o pigmento:

2 horas após o término do tratamento do carbonato de cál- cio natural do teste, o pH da pasta fluida é 7,6, o que significa alguma estabi- lidade em relação a ácidos.

b) para o papel:

as medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle (carga não tratada): 113 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 116 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 113 μm dá 72,9 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel levada a um valor comum de 113 μιτι, ganha-se 2,1 g/m2 ou 2,8 % do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Teste n°5

No reator de vidro 75 g calculados em pigmento seco de carbo- nato de cálcio do tipo mármore norueguês, de granulometria tal que 75% em peso das partículas têm um diâmetro inferior a 1 μ, medido por um Sedigra- ph 5100 da Micromeritics, na forma de uma pasta fluida a uma concentração de matéria seca de 10% em peso e a uma temperatura de 35°C, são trata- dos com ácido fosfórico em solução a 10% em peso correspondendo a 0,15 mol de H3O+ por mol de CaCO3. Em seguida, CO2 é borbulhado à pressão atmosférica através da pasta fluida por 5 horas, de maneira que a razão vo- lume da pasta fluida : volume de CO2 gasoso seja igual a cerca de 1:0,05. Depois de 24 horas de armazenamento, as folhas de papel são formadas, pelo mesmo procedimento que o do teste n° 1, a 75 g/m2 e a es- pessura é medida, também pelo mesmo método que o teste n° 1.

Os resultados são:

a) para o pigmento:

5 horas após o término do tratamento do carbonato de cál- cio natural do teste, o pH da pasta fluida é 7,8, o que significa alguma estabi- lidade em relação a ácidos.

b) para o papel:

as medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle (carga não tratada): 113 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 118 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 113 μm dá 71,8 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel levada a um valor comum de 113 μηι, ganha-se 3,2 g/m2 ou 4,2 % do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Teste n° 6

No reator de vidro 75 g calculados em pigmento seco de carbo- nato de cálcio do tipo mármore norueguês, de granulometria tal que 75% em peso das partículas têm um diâmetro inferior a 1 μ, medido por um Sedigra- ph 5100 da Micromeritics, na forma de uma pasta fluida a uma concentração de matéria seca de 10% em peso e a uma temperatura de 45°C, são trata- dos com ácido fosfórico em solução a 10% em peso correspondendo a 0,30 mol de H3O+ por mol de CaC03. Em seguida, CO2 é borbulhado à pressão atmosférica através da pasta fluida por 5 horas, de maneira que a razão vo- lume da pasta fluida : volume de CO2 gasoso seja igual a cerca de 1:0,05.

Depois de 24 horas de armazenamento, as folhas de papel são formadas, pelo mesmo procedimento que o do teste n° 1, a 75 g/m2 e a es- pessura é medida, também pelo mesmo método que o teste n° 1.

Os resultados são:

a) para o pigmento: 4 horas após o término do tratamento do carbonato de cál- cio natural do teste, o pH da pasta fluida é 7,9, o que significa alguma estabi- lidade em relação a ácidos.

b) para o papel:

as medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle (carga não tratada): 113 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 118 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 113 μm dá 71,8 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel levada a um valor comum de 113 μηι, ganha-se 3,2 g/m2 ou 4,2 % do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Teste n° 7

No reator de vidro 36 g calculados em pigmento seco de carbo- nato de cálcio do tipo mármore finlandês, de granulometria tal que 65% em peso das partículas têm um diâmetro inferior a 1 μ, medido por um Sedigra- ph 5100 da Micromeritics, a 21,6% em peso, na forma de uma pasta fluida a uma concentração de matéria seca de 4,8% em peso (isto é, mais diluída) e a uma temperatura de 35°C, são tratados com ácido fosfórico em solução a 5% em peso correspondendo a 0,32 mol de H3O+ por mol de CaC03. Em seguida, CO2 é borbulhado à pressão atmosférica através da pasta fluida por 5 horas, de maneira que a razão volume da pasta fluida: volume de CO2 ga- soso seja igual a cerca de 1:0,05.

Depois de 24 horas de armazenamento, as folhas de papel são formadas, pelo mesmo procedimento que o do teste n° 1, a 75 g/m2 e a es- pessura é medida, também pelo mesmo método que o teste n° 1.

Os resultados são:

a) para o pigmento:

6 horas após o término do tratamento do carbonato de cál- cio natural do teste, o pH da pasta fluida é 7,5, o que significa alguma estabi- lidade em relação a ácidos.

b) para o papel: as medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle (carga não tratada): 113 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 121 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 113 μm dá 70,0 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel levada a um valor comum de 113 μm, ganha-se 5 g/m2 ou 6,6 % do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Teste n°8

No reator de vidro 3750 g calculados em pigmento seco de car- bonato de cálcio do tipo mármore finlandês, de granulometria tal que 65% em peso das partículas têm um diâmetro inferior a 1 μ, medido por um Sedi- graph 5100 da Micromeritics, a 75,0% em peso, na forma de uma pasta flui- da a uma concentração de matéria seca de 20% em peso e a uma tempera- tura de 60°C, são tratados com ácido fosfórico em solução a 5% em peso correspondendo a 0,5 mol de H3O+ por mol de CaC03- Em seguida, CO2 é borbulhado à pressão atmosférica através da pasta fluida por 2 horas, de maneira que a razão volume da pasta fluida : volume de CO2 gasoso seja igual a cerca de 1:0,1.

Depois de 24 horas de armazenamento, as folhas de papel são formadas, pelo mesmo procedimento que o do teste n° 1, a 75 g/m2 e a es- pessura é medida, também pelo mesmo método que o teste n° 1.

Os resultados são:

a) para o pigmento:

6 horas após o término do tratamento do carbonato de cálcio natural do teste, o pH da pasta fluida é 7,8, o que significa alguma estabili- dade em relação a ácidos.

b) para o papel:

as medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle (carga não tratada): 113 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 132 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 113 μm dá 64,2 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel levada a um valor comum de 113 μη, ganha-se 10,8 g/m2 ou 14,4% do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Teste n°9

No reator de vidro 36 g calculados em pigmento seco de torta de filtrado do tipo mármore finlandês, de granulometria tal que 65% em peso das partículas têm um diâmetro inferior a 1 μ, medido por um Sedigraph 5100 da Micromeritics, a 21,6% em peso, na forma de uma pasta fluida a uma concentração de matéria seca de 4,8% em peso e a uma temperatura de 45°C, são tratados com ácido fosfórico em solução a 5% em peso corres- pondendo a 0,32 mol de H3O+ por mol de CaCO3. Em seguida, CO2 é borbu- lhado à pressão atmosférica através da pasta fluida por 5 horas, de maneira que a razão volume da pasta fluida : volume de CO2 gasoso seja igual a cer- ca de 1:0,05.

Depois de 24 horas de armazenamento, as folhas de papel são formadas, pelo mesmo procedimento que o do teste n° 1, a 75 g/m2 e a es- pessura é medida, também pelo mesmo método que o teste n° 1.

Os resultados são:

a) para o pigmento:

8 horas após o término do tratamento do carbonato de cál- cio natural do teste, o pH da pasta fluida é 8,1, o que significa alguma estabi- lidade em relação a ácidos.

b) para o papel:

as medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle (carga não tratada): 113 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 126 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 113 μm dá 67,1 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel levada a um valor comum de 113 μm, ganha-se 7,9 g/m2 ou 10,5% do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente. Uma medida da abrasão dá 1,7 mg que deve ser comparado com o valor da abrasão no controle que é de 4,5 mg.

Teste n° 10

No reator de vidro 36 g calculados em pigmento seco de carbo- nato de cálcio do tipo mármore finlandês, de granulometria tal que 65% em peso das partículas têm um diâmetro inferior a 1 μ, medido por um Sedigra- ph 5100 da Micromeritics, a 21,6% em peso, na forma de uma pasta fluida a uma concentração de matéria seca de 4,8% em peso e a uma temperatura, desta vez, de 90°C, são tratados com ácido fosfórico em solução a 5% em peso correspondendo a 0,32 mol de H3O+ por mol de CaCO3. Em seguida, CO2 é borbulhado à pressão atmosférica através da pasta fluida por 5 horas, de maneira que a razão volume da pasta fluida : volume de CO2 gasoso seja igual a cerca de 1:0,05.

Depois de 24 horas de armazenamento, as folhas de papel são formadas, pelo mesmo procedimento que o do teste n° 1, a 75 g/m2 e a es- pessura é medida, também pelo mesmo método que o teste n° 1.

Os resultados são:

a) para o pigmento:

2 horas após o término do tratamento do carbonato de cál- cio natural do teste, o pH da pasta fluida é 7,5, o que significa alguma estabi- lidade em relação a ácidos.

b) para o papel:

as medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle (carga não tratada): 113 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 125 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 113 μm dá 67,7 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel levada a um valor comum de 113 μm, ganha-se 7,3 g/m2 ou 9,7 % do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Uma medida da abrasão, com a ajuda do aparelho Einlehner tipo 2000, dá 2,0 mg que devem ser comparados com o valor da abrasão no con- trole que é de 4,5 mg.

Os testes acima mostram que as vantagens da invenção resi- dem em uma diminuição do peso para uma espessura de folha idêntica, e em uma diminuição da abrasão, bem como em uma lisura melhor para uma brancura maior, e também se obtém uma melhor retenção de cargas.

Teste n° 11

Em um reator de vidro de 40 m3 e uma altura de 12 m, 3600 kg calculados em pigmento seco de carbonato de cálcio do tipo mármore de Carrare, de granulometria tal que 65% em peso das partículas têm um diâ- metro inferior a 1 μ, medido por um Sedigraph 5100 da Micromeritics, a 28,6% em peso, na forma de uma pasta fluida a uma concentração de maté- ria seca de 24,8% em peso e a uma temperatura de 55°C, são tratados com ácido fosfórico em solução a 10% em peso correspondendo a 0,30 mol de H3O+ por mol de CaCO3. Paralelamente à reação e subseqüentemente, CO2 é borbulhado na pasta fluida por 5 horas por reciclagem do CO2 interno e injeção de CO2 no fundo do reator a uma pressão elevada de 1,2 bar, de maneira que a razão volume da pasta fluida : volume de CO2 gasoso seja igual a cerca de 1:5.

Depois de 24 horas de armazenamento, as folhas de papel são formadas, pelo mesmo procedimento que o do teste n° 1, a 75 g/m2 e a es- pessura é medida, também pelo mesmo método que o teste n° 1.

Os resultados são:

a) para o pigmento:

5 horas após o término do tratamento do carbonato de cálcio natural do teste, o pH da pasta fluida é 7,7, o que significa alguma estabili- dade em relação a ácidos.

A superfície específica BET é de 33,5 m2/g.

Esta medida de superfície específica BET é determinada de a- cordo com o método BET do padrão ISO 9277, isto é, a medida é efetuada com resfriamento com nitrogênio líquido e em uma corrente de nitrogênio na amostra secada até um peso constante e termoestabilizada a 250°C durante uma hora em uma atmosfera de azoto. As condições nas reivindicações se- rão aquelas do padrão principalmente chamado de ISO 9277.

b) para o papel:

as medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle (carga não tratada): 113 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 126 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 113 μm dá 67,3 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel levada a um valor comum de 113 μm, ganha-se 7,7 g/m2 ou 10,3% do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Teste n° 12

Este teste ilustra a invenção e refere-se a um exemplo de reves- timento de diferentes gramaturas sobre um suporte plástico utilizando de um lado uma pasta fluida de revestimento de baixa concentração de cargas não tratadas e de outro lado uma pasta fluida de baixa concentração de cargas tratadas de acordo com a invenção.

Procede-se de acordo com o procedimento geral do teste 11 pa- ra tratar a pasta fluida a 17,2% em termos de matéria seca de carbonato de cálcio triturado, com 0,5% em peso de dispersante do tipo poliacrilato, até uma distribuição granulométrica tal que 65% das partículas têm um diâmetro inferior a 1 micrômetro medido por um Sedigraph 5100 da Micromeritics.

O protocolo de teste do revestimento consiste em fazer o reves- timento com a ajuda de um aparelho de revestimento do tipo Erichsen Bech- coater® sobre uma folha de material plástico semi-fosco, comercializado pela Muhlebach, Suíça.

As duas camadas de revestimento utilizadas têm uma composi- ção que compreende 100 partes da pasta fluida de pigmento a ser testada e 12 partes de látex de base estireno/acrilato comercializado pela BASF pelo nome de ACRONAL S 360 D®.

Para a primeira, a pasta fluida de pigmento a ser testada corres- ponde a uma pasta fluida de carbonato de cálcio não tratado a 17,2% em termos de matéria seca de carbonato de cálcio triturado, com 0,5% em peso de dispersante do tipo poliacrilato, até uma distribuição granulométrica tal que 65% das partículas têm um diâmetro inferior a 1 micrômetro medido por um Sedigraph 5100 da Micromeritics.

Para a segunda, a pasta fluida de pigmento a ser testada cor- responde a uma pasta fluida, a 17,2% em termos de matéria seca de carbo- nato de cálcio, do mesmo carbonato de cálcio tratado pelo mesmo procedi- mento anterior.

Os resultados das medidas de espessura dos três testes, um com suporte plástico, outro com suporte revestido com a pasta fluida de car- bonato de cálcio pré-citada não tratada e finalmente para o último com su- porte revestido com a pasta fluida de carbonato de cálcio pré-citada tratada, estão reunidos na Tabela e no gráfico abaixo: <table>table see original document page 31</column></row><table> Naturalmente a espessura de revestimento é obtida pela dife- rença entre a espessura do papel revestido e aquela do papel não revestido.

O aumento da espessura do revestimento é portanto de 15,6 mícrons entre o revestimento com o produto de acordo com a invenção e o papel não tratado (95,19 versus 79,59), a espessura do papel é de 79,5 para um peso de 4,28 g/m2 contra apenas 1,6 entre o revestimento com uma composição tradicional e o papel não tratado (81,19 versus 79,59) para um peso de 4,78 g/m2.

O aumento da espessura (traduzido pela propriedade denomi- nada "alto volume") é portanto, utilizando-se uma composição de acordo com a presente invenção, cerca de 10 vezes superior para aproximadamen- te o mesmo peso.

O mesmo tipo de cálculo para diferentes pesos permite traçar o gráfico da espessura (micrômetro) em função do peso (g/m2).

A interpretação do gráfico acima permite ver que no teste de controle, isto é, não tratado, a inclinação da espessura do revestimento é de 0,5 μm.g^1.m^2 ao passo que no teste da invenção a inclinação da espessura do revestimento é de 3,5 μm.g^1.m^2.

Observa-se que serão portanto obtidos uma cobertura (revesti- mento) bem melhor da folha, uma usinabilidade ("calendrability") bem melhor e um volume de poros superior, graças à utilização do produto de acordo com a presente invenção. Teste n° 13

Este teste ilustra a invenção e utiliza 150 g seco de uma torta de filtrado de carbonato de cálcio do tipo mármore norueguês, de granulometria tal que 65% das partículas têm um diâmetro inferior a 1 μm determinado por um Sedigraph 5100, contendo 0,5% em peso seco de um poliacrilato de só- dio de viscosidade específica igual a 0,75, que são diluídos a 20% com á- gua. Prepara-se então 1 litro de produto em um reator de vidro e o produto é aquecido a 70°C. Acrescenta-se em gotas em 1 hora uma quantidade de ácido clorídrico na forma de uma solução aquosa a 10% correspondendo a 0,507 mol de H3O+ por mol de CaCO3. Em seguida, o produto obtido é no- vamente reagido por 30 minutos por reciclagem do CO2 interno e injeção de CO2 no fundo do reator, e em seguida ele é armazenado na posição horizon- tal sobre dois cilindros giratórios, a um pH de 7,6.

Depois de 24 horas de armazenamento, as folhas de papel são formadas, pelo mesmo procedimento que o do teste n° 1, a 75 g/m2 e a es- pessura é medida, também pelo mesmo método que o teste n° 1.

Os resultados são:

a) para o pigmento:

5 horas após o término do tratamento do carbonato de cál- cio natural do teste, o pH da pasta fluida é 7,6, o que significa alguma estabi- lidade em relação a ácidos.

b) para o papel:

as medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle: 114 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 120 μm a 75 g/m2, que levada a

uma espessura de 114 μm dá 71,2 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel levada a um valor comum de 114 μm, ganha-se 3,8 g/m2 ou 5 % do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Teste n° 14

Este teste ilustra a invenção e utiliza 150 g seco de uma torta de filtrado de carbonato de cálcio do tipo mármore norueguês, de granulometria tal que 65% das partículas têm um diâmetro inferior a 1 μm determinado por um Sedigraph 5100, contendo 0,5% em peso seco de um poliacrilato de só- dio de viscosidade específica igual a 0,75, que são diluídos a 20% com á- gua. Prepara-se então 1 litro de produto em um reator de vidro e o produto é aquecido a 70°C. Acrescenta-se em gotas em 1 hora uma quantidade de ácido oxálico com dois moles de água cristalizada (2H2O), na forma de uma solução aquosa a 10% correspondendo a 0,335 mol de HsO+ por mol de CaCO3.

Em seguida, o produto obtido é novamente reagido por 30 minu- tos por reciclagem do CO2 interno e injeção de CO2 no fundo do reator, e em seguida ele é armazenado na posição horizontal sobre dois cilindros girató- rios, a um pH de 7,7.

Depois de 24 horas de armazenamento, as folhas de papel são formadas, pelo mesmo procedimento que o do teste n° 1, a 75 g/m2 e a es- pessura é medida, também pelo mesmo método que o teste n° 1.

Os resultados são:

a) para o pigmento:

5 horas após o término do tratamento do carbonato de cál- cio natural do teste, o pH da pasta fluida é 8,0, o que significa alguma estabi- lidade em relação a ácidos.

b) para o papel:

as medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle: 114 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 121 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 114 μm dá 70,4 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel levada a um valor comum de 114 μm, ganha-se 4,6 g/m2 ou 6,1 % do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Exemplo 2

Este exemplo refere-se ao tratamento de suspensões de alto teor de matérias secas.

Para tal, em todos os testes do exemplo 2, o mineral é prepara- do, na forma de uma pasta fluida cujo teor de matéria sólida pode chegar a 80% em peso, ou na forma de uma torta de filtrado, ou na forma de um pó seco, em um reator apropriado e, se necessário, diluído até o teor desejado de matérias sólidas com água desmineralizada ou água da bica.

Teste n° 15

Para este teste, que ilustra a técnica anterior, é feita a prepara- ção de uma composição aquosa por introdução em um misturador e com agitação de:

750 gramas secos de mármore norueguês de granulometria tal que 75% das partículas têm um diâmetro inferior a 1 μm determinado por urti Sedigraph 5100,

250 gramas secos de um talco proveniente da Finlândia de granulometria tal que 45% das partículas têm um diâmetro inferior a 2 μm determinado por um Sedigraph 5100,

- 5 gramas secos de um agente aglutinante acrílico composto de 90% em peso de ácido acrílico e 10% em peso de metacrilato de triestiril- fenol a 25 moles de óxido de etileno,

a quantidade de água necessária para a formação da com- posição aquosa a 65% de concentração em matéria seca.

Depois de 30 minutos de agitação e formação da co-estrutura entre os grãos de mármore e de talco com ajuda do agente aglutinante, são adicionados 5,2 gramas de um poliacrilato parcialmente neutralizado com soda e viscosidade específica igual a 0,5 assim como o complemento de água e soda para obter uma pasta fluida aquosa a 59,4% de concentração de matéria seca.

São formadas folhas de papel a 75 g/m2, pelo mesmo procedi- mento que o do teste n°1, e a espessura é medida, também pelo mesmo método que o teste n°1. A espessura medida é de 116 μm para um peso de 75 g/m2.

Teste n° 16

Para este teste, que ilustra a técnica anterior, pelo mesmo procedimento do teste n°1 são feitas folhas de papel de gramatura igual a 75 g/m2 a partir de uma pasta fluida aquosa a 77,5% de concentração de matéria seca de um mármore norueguês de granulometria tal que 63% das partículas têm um diâmetro inferior a 1 μm determinado por um Sedigraph 5100.

A espessura medida é de 115 μm para um peso de 75 g/m2.

A opacidade determinada, de acordo com o mesmo procedimen- to do teste n° 2 e de acordo com o padrão DIN 53 146 é 86,4.

A brancura determinada, de acordo com o mesmo procedimento do teste n° 2 e de acordo com o padrão ISO Brightness R 457 filtre Tappi é 88,4.

Teste n° 17

Para este teste, que ilustra a técnica anterior, pelo mesmo pro- cedimento do teste n° 1 são feitas folhas de papel de gramatura igual a 75 g/m2 a partir de uma pasta fluida aquosa a 67,2% de concentração de maté- ria seca de uma torta de filtrado do tipo mármore norueguês de granulome- tria tal que 75% das partículas têm um diâmetro inferior a 1 μm determinado por um Sedigraph 5100, contendo 0,5% em peso seco de um poliacrilato de sódio de viscosidade específica igual a 0,75.

A espessura medida é de 114 μm para um peso de 75 g/m2.

Teste n° 18

Para este teste, que ilustra a invenção, são preparados 4000 g da composição do teste n° 15 que é uma mistura de 25% em peso seco de talco e 75% em peso seco de CaCO3 de origem de mármore norueguês, na forma de uma pasta fluida de concentração de matéria seca igual a 59,4% em um misturador de leito fluidificado (aparelho Lõdige), e adiciona-se em gotas durante 45 minutos uma quantidade de ácido fosfórico, na forma de uma solução aquosa a 20%, correspondendo a 0,15 mol de H3O+ por mol de CaCO3.

Depois do tratamento, o Lõdige continua a girar por uma hora. Este aparelho de leito fluidificado girando permite que haja uma troca entre o ar e o gás carbônico produzido pela reação, implicando assim a presença de gás carbônico na atmosfera da aparelhagem. Em seguida, o produto obtido é armazenado na posição horizon- tal sobre dois cilindros giratórios, a um pH de 7,6.

Depois de 24 horas de armazenamento, as folhas de papel são formadas, pelo mesmo procedimento que o do teste n° 1, a 75 g/m2 e a es- pessura é medida, também pelo mesmo método que o teste n° 1.

Os resultados são:

a) para o pigmento:

5 horas após o término do tratamento do carbonato de cál- cio natural do teste, o pH da pasta fluida é 7,8, o que significa alguma estabi- lidade em relação a ácidos.

b) para o papel:

as medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle (teste n° 15): 116 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 118 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 116 μm dá 73,9 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel levada a um valor comum de 116 μηη, ganha-se 1,1 g/m2 ou 1,5 % do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Teste n° 19

Para este teste, que ilustra a invenção, são preparados 3290 g da composição do teste n° 16 que é um carbonato de cálcio de origem de mármore norueguês, na forma de uma pasta fluida de concentração de ma- téria seca igual a 75,8% em um misturador de leito fluidificado (aparelho Lõdige), e adiciona-se em gotas durante um período de 2 horas uma quanti- dade de ácido fosfórico, na forma de uma solução aquosa a 20%, corres- pondendo a 0,5 mol de H3O+ por mol de CaCO3.

Depois do tratamento, o Lõdige continua a girar por uma hora. Este aparelho de leito fluidificado girando permite que haja uma troca entre o ar e o gás carbônico produzido pela reação, implicando assim na presença de gás carbônico na atmosfera da aparelhagem.

Em seguida, o produto obtido é armazenado na posição horizon- tal sobre dois cilindros giratórios, a um pH de 7,6.

Depois de 24 horas de armazenamento, as folhas de papel são formadas, pelo mesmo procedimento que o do teste n° 1, a 75 g/m2 e a es- pessura é medida, também pelo mesmo método que o teste n° 1.

Os resultados são:

a) para o pigmento:

7 horas após o término do tratamento do carbonato de cál- cio natural do teste, o pH da pasta fluida é 7,6, o que significa alguma estabi- lidade em relação a ácidos.

b) para o papel:

as medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle (teste n° 16): 115 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 130 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 115 μm dá 66,5 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel levada a um valor comum de 115 μm, ganha-se 8,5 g/m2 ou 11,3 % do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Teste n° 20

Para este teste, que ilustra a invenção, cisalha-se uma mistura de 1600 g de um carbonato de cálcio do tipo mármore norueguês, de granu- lometria tal que 75% das partículas têm um diâmetro inferior a 1 μm determi- nado por um Sedigraph 5100, apresentando determinadas propriedades, no estado não dispersado, na forma de uma torta de filtrado, com 400 g de um outro carbonato diferente, obtido de acordo com o teste n° 18 acima, a uma concentração de matéria seca igual a 52,8% (conforme acima) em um mistu- rador de leito fluidificado (aparelho Lódige), por 30 minutos e em seguida a mistura é dispersada, com 0,5% em peso seco de um dispersante que é um poliacrilato de sódio de viscosidade específica igual a 0,75, em seguida a concentração é ajustada em 60%. Em seguida, o produto é armazenado na posição horizontal sobre dois cilindros giratórios, a um pH de 8,5.

Depois de 24 horas de armazenamento, as folhas de papel são formadas, pelo mesmo procedimento que o do teste n° 1, a 75 g/m2 e a es- pessura é medida, também pelo mesmo método que o teste n° 1.

Os resultados são:

a) para o pigmento:

5 horas após o término do tratamento do carbonato de cál- cio natural do teste, o pH da pasta fluida é 8,5, o que significa alguma estabi- lidade em relação a ácidos.

b) para o papel:

as medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle (teste n° 17): 114 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 118 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 114 μm dá 72,2 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel levada a um valor comum de 114 μιη, ganha-se 2,8 g/m2 ou 3,7% do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Teste n° 21

Para este teste, que ilustra a invenção, cisalha-se 1200 g de um carbonato de cálcio do tipo mármore norueguês, de granulometria tal que 65% das partículas têm um diâmetro inferior a 1 μm determinado por um Sedigraph 5100, apresentando determinadas propriedades, no estado não dispersado, na forma de uma torta de filtrado, com 300 g de um outro carbo- nato tratado de acordo com o teste n° 18 acima, a uma concentração de ma- téria seca igual a 52,8%, na presença de água, para obter uma concentração de 60%. Depois de realizado o cisalhamento em um misturador de leito flui- dificado (aparelho Lõdige) durante 30 minutos, adiciona-se 500 g de talco de origem finlandesa e de granulometria tal que 35% das partículas têm um di- âmetro inferior a 1 μιη determinado por Sedigraph 5100, talco que fora pre- viamente tratado com 1,2% de um aglutinante do tipo copolímero acrílico, água, para obter uma concentração de 60%. A mistura é novamente cisa- lhada por 30 minutos com injeção de CO2 a um fluxo de 100 ml/min e em seguida ela é dispersada por 0,5% em peso seco de poliacrilato de sódio de viscosidade específica igual a 0,75. O produto é em seguida armazenado na posição horizontal sobre dois cilindros giratórios, a um pH de 8,4.

Depois de 24 horas de armazenamento, as folhas de papel são formadas, pelo mesmo procedimento que o do teste n° 1, a 75 g/m2 e a es- pessura é medida, também pelo mesmo método que o teste n° 1.

Os resultados são:

a) para o pigmento:

5 horas após o término do tratamento do carbonato de cál- cio natural do teste, o pH da pasta fluida é 8,5, o que significa alguma estabi- lidade em relação a ácidos.

b) para o papel:

as medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle: 114 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 116 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 114 μm dá 73,5 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel levada a um valor comum de 114 μm, ganha-se 1,5 g/m2 ou 2 % do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Teste n° 22

Para este teste, que ilustra a invenção, C02 é introduzido na pasta fluida obtida de acordo com o teste anterior a um fluxo de 100 ml/min e por 5 horas, e em seguida o produto é armazenado na posição horizontal sobre dois cilindros giratórios, a um pH de 8,1.

Depois de 24 horas de armazenamento, as folhas de papel são formadas, pelo mesmo procedimento que o do teste n° 1, a 75 g/m2 e a es- pessura é medida, também pelo mesmo método que o teste n° 1.

Os resultados são:

a) para o pigmento:

5 horas após o término do tratamento do carbonato de cál- cio natural do teste, o pH da pasta fluida é 8,1, o que significa alguma estabi- lidade em relação a ácidos.

b) para o papel: as medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle: 114 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 117 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 114 μm dá 73,1 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel levada a um valor comum de 114 μm, ganha-se 1,9 g/m2 ou 2,5 % do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Teste n° 23

Para este teste, que ilustra a invenção, são preparados 6000 g de um carbonato de cálcio de origem de mármore norueguês de granulome- tria tal que 65% das partículas têm um diâmetro inferior a 1 μm determinado por um Sedigraph 5100, na forma de uma dispersão ou pasta fluida de con- centração de matéria seca igual a 77,8% em um misturador de leito fluidifi- cado (aparelho Lõdige), e a mistura é diluída com água até a concentração de 75,7%. Adiciona-se 0,15 mol de H3O+ por mol de CaCO3, por meio de ácido fosfórico na forma de uma solução aquosa a 20%, a adição sendo efe- tuada em gotas durante 45 minutos.

Em seguida, CO2 é borbulhado no produto a um fluxo de 100 ml/min e por 5 horas, em seguida o produto obtido é armazenado primeiro por 1 semana e depois por 4 semanas na posição horizontal sobre dois cilin- dros giratórios.

Os resultados são:

a) para o pigmento:

3 horas após o término do tratamento do carbonato de cál- cio natural do teste, o pH da pasta fluida é 7,6, uma semana depois ele é de 7,8 bem como 4 semanas depois, o que significa alguma estabilidade em relação a ácidos.

b) para o papel:

as medidas de espessura são:

Após uma semana de armazenamento, são formadas fo- lhas de papel pelo mesmo procedimento do teste n° 1, a 75 g/m2, e em se- guida a espessura é medida, também pelo mesmo método do teste n° 1. Os resultados de medida da espessura são:

- para a amostra de partida, controle: 115 μιη a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 119 μιτι a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 115 μηη dá 72,2 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel levada a um valor comum de 115 μητι, ganha-se 2,8 g/m2 ou 3,7 % do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Após 4 semanas de armazenamento, são formadas folhas de papel pelo mesmo procedimento do teste n° 1, a 75 g/m2, e em seguida a espessura é medida, também pelo mesmo método do teste n° 1.

Os resultados de medida da espessura são:

- para a amostra de partida, controle: 115 μιη a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 119 μιτι a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 115 μιτι dá 72,2 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel levada a um valor comum de 115 μιη, ganha-se 2,8 g/m2 ou 3,7 % do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Teste n° 24

Este teste ilustra a invenção e a recirculação de gás carbônico por meio de um misturador rotor/estator do tipo Silverson.

Em uma unidade piloto de 1 m3 com uma altura de 2 m, são ini- cialmente introduzidos em um reator equipado com um agitador Silverson 284 litros de pasta fluida com uma concentração de 27% de matéria seca de carbonato de cálcio natural de origem mármore de Carrare de granulometria tal que 65% das partículas têm um diâmetro inferior a 1 μηι determinado por um Sedigraph 5100 a 62°C, que são diluídos com a quantidade de água ne- cessária para obter uma pasta fluida com uma concentração de 23,1% de matéria seca, e está é em seguida misturada com uma quantidade de H3PO4 em solução a 50% correspondendo a 0,26 mol de H3O+ por mol de CaCO3. A temperatura no início da adição do ácido, que levou 1 hora e 45 minutos, é de 52°C. Ela foi feita manualmente a partir de um béquer. A quantidade de água adicionada com o ácido utilizado nos dá uma pasta fluida com uma concentração de 15,8% de matéria seca.

A pasta fluida é então tratada por 4 horas com 60 kg de recircu- lação de CO2 no recipiente com agitação pelo Silverson contendo cerca de 50 litros.

Os resultados são:

a) para o pigmento:

5 horas após o término do tratamento do carbonato de cál- cio natural do teste, o pH da pasta fluida é 7,7, o que significa alguma estabi- lidade em relação a ácidos.

b) para o papel:

as medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle: 117 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 126 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 117 μηι dá 69,6 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel levada a um valor comum de 117 μm, ganha-se 5,4 g/m2 ou 7,2 % do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Teste n° 25

Este teste ilustra a invenção e o tratamento de "quebras do revestimento".

Para tal, foram dispersados, com agitação e por 30 minutos, em água para obter uma concentração de "quebras do revestimento " de 10% em peso, 800 gramas de "quebras do revestimento" de qualidade 100 g/m2 com um total de carga de cerca de 15% em peso, correspondendo a 120 gramas secos de carbonato de cálcio natural do tipo mármore finlandês de granulometria tal que 35% das partículas têm um diâmetro inferior a 1 μm determinado por um Sedigraph 5100 e revestido a uma taxa de 25 g/m2 por lado, e 400 gramas em peso seco de carbonato de cálcio natural do tipo mármore finlandês de granulometria tal que 80% das partículas têm um diâ- metro inferior a 1 μm determinado por um Sedigraph 5100, este mármore tendo sido triturado com a ajuda de 0,8% em peso seco de um poliacrilato de sódio bem como de um agente dispersante e um agente de trituração e um látex estireno-butadieno como aglutinante de revestimento.

A dispersão terminada, no reator de vidro de 10 litros e com agi- tação trata-se a pasta fluida com uma concentração de matéria seca de 10% em peso e a uma temperatura de 55°C, com um quantidade de ácido fosfóri- co, em solução a 50% em peso, correspondendo a 0,4 mol de H3O+ por mol de CaCO3. Em seguida, CO2 à pressão atmosférica é borbulhado na pasta fluida e fibras durante 5 horas, de modo que a razão volume da pasta fluida volume de CO2 gasoso seja igual a 1:0,1.

As folhas de papel são fabricadas pelo mesmo procedimento dos testes anteriores misturando-se às "quebras do revestimento" tratadas com fibras frescas de modo a obter um total de carga de 20% em peso para o papel final.

Os resultados são:

a) para o pigmento:

5 horas após o término do tratamento do carbonato de cál- cio natural do teste, o pH da pasta fluida de "quebras do revestimento " é 7,6, o que significa alguma estabilidade em relação a ácidos.

b) para o papel:

as medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle (preparada como a- mostra sem tratamento com ácido e CO2 gasoso): 115 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 123 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 115 μm dá 70,1 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel levada a um valor comum de 115 μm, ganha-se 4,9 g/m2 ou 6,5 % do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Teste n° 26

Para este teste, que ilustra a invenção, são preparados 447 kg da composição de teste n° 16, que é um carbonato de cálcio de origem mármore norueguês, na forma de uma pasta fluida com uma concentração de matéria seca igual a 75,8%, em um misturador de leito fluidificado (apare- lho Lódige) e adiciona-se, em gotas, por um período de 2 horas, uma quanti- dade de ácido fosfórico, na forma de uma solução aquosa a 20%, corres- pondendo a 0,3 mol de H3O+ por mol de CaCO3.

Terminado o tratamento com ácido fosfórico, o produto é arma- zenado por 3 horas, quando então é feito o tratamento com CO2 por recircu- lação interna do CO2 gasoso.

O produto é armazenado na posição horizontal sobre dois cilin- dros giratórios, e o pH é igual a 7,8 depois de 5 horas.

Depois de 24 horas de armazenamento, as folhas de papel são formadas, pelo mesmo procedimento que o do teste n° 1, a 75 g/m2 porém com uma carga de 25% de pigmento, e a espessura é medida, também pelo mesmo método que o teste n° 1.

A superfície específica BET é de 11,5 m2/g, determinada pelo mesmo método que o do teste n° 11.

Os resultados das medida de espessura são:

- para a amostra de partida, controle (teste n° 13 com uma carga de pigmento de 25%): 114 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 119 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 114 μηη dá 71,8 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel levada a um valor comum de 114 μm, ganha-se 3,2 g/m2 ou 4,3 % do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Os resultados de medida do comprimento de ruptura, determi- nados de acordo com o padrão DIN EN ISO 1924-2 que inclui o padrão DIN 53112-1 são:

- para a amostra de partida, controle (teste n° 13 com uma carga de pigmento de 25%): 2,22 km

- para a amostra de teste com uma carga de pigmento de 25%: 2,54 km, o que significa um aumento do comprimento de ruptura de 14,4% em relação ao produto não tratado, a 75 g/m2.

Além disso, a resistência à tração, determinada de acordo com o padrão DIN EN ISO 1924-2, para um corte de 15 mm é de 28 N para o teste contra apenas 24,5 N para o controle. A opacidade determinada de acordo com o mesmo procedimen- to do teste n°2 e de acordo com o padrão DIN 53 146 é de 86,6.

A brancura determinada de acordo com o mesmo procedimento do teste n°2 e de acordo com o padrão ISO Brightness R 457 filtre Tappi é de 89,0.

Teste n°27

Para este teste, que ilustra a invenção, são preparados 447 kg da composição de teste n° 16 porém com uma granulometria para a qual somente 40% das partículas têm um diâmetro inferior a 1 μm determinado por um Sedigraph 5100, na forma de uma pasta fluida de carbonato de cál- cio de origem mármore norueguês de concentração de matéria seca igual a 75,8%, em um misturador de leito fluidificado (aparelho Lõdige) e adiciona- se, em gotas, por um período de 2 horas 0,3 mol de H3O+ por mol de CaCO3, por meio de ácido fosfórico na forma de uma solução aquosa a 20%.

O produto é em seguida armazenado na posição horizontal so- bre dois cilindros giratórios, a um pH de 7,6.

Depois de 24 horas de armazenamento, as folhas de papel são formadas, pelo mesmo procedimento que o do teste n° 1, a 75 g/m2 porém com uma carga de 25% de pigmento, e a espessura é medida, também pelo mesmo método que o teste n° 1.

A superfície específica BET é de 9,8 m2/g, determinada pelo mesmo método que o do teste n° 11.

Os resultados da medida de espessura são:

- para a amostra de partida, controle (teste n° 11 com uma carga de pigmento de 25%): 114 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 121 μm3 75 g/m2, que levada a uma espessura de 114 μm dá 70,7 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel levada a um valor comum de 114 μm, ganha-se 4,3 g/m2 ou 5,7% do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Os resultados de medida do comprimento de ruptura, determi- nados de acordo com o padrão DIN EN ISO 1924-2 que inclui o padrão DIN 53112-1 são:

- para a amostra de partida, controle (teste n° 11 com uma carga de pigmento de 25%): 2,30 km

- para a amostra de teste com uma carga de pigmento de 25%: 2,48 km, o que significa um aumento do comprimento de ruptura de 8,7% em relação ao produto não tratado, a 75 g/m2.

Além disso, a resistência à tração, determinada de acordo com o padrão DIN EN ISO 1924-2, para um corte de 15 mm é de 27,3 N para o tes- te contra apenas 24,5 N para o controle.

A opacidade determinada de acordo com o mesmo procedimen- to do teste n° 2 e de acordo com o padrão DIN 53 146 é de 87,7.

A brancura determinada de acordo com o mesmo procedimento do teste n° 2 e de acordo com o padrão ISO Brightness R 457 filtre Tappi é de 89,0.

Esta mesma amostra de teste é em seguida aplicada como re- vestimento sobre um papel à base de madeira de 53 μm de espessura e gramatura igual a 32,9 g/m2 ± 0,39%, com a ajuda de um aparelho de reves- timento de laboratório (Helicoater de Dixon).

Um carne "dwell" curto é utilizado com um ângulo de lâmina de 45°. A velocidade de revestimento é de 800 m/s.

As camadas de revestimento utilizadas têm uma composição compreendendo 100 pph do pigmento a ser testado, 12 pph de látex (DL 966 do tipo estireno/butadieno) e 0,5 pph de carboximetil celulose (Finnfix FF5) e um teor de matéria seca de 56,6%.

Os resultados obtidos são:

espessura do papel não revestido: 53 μm

espessura do papel revestido a 7 g/m2 para o controle do teste n° 13: 56 μm

espessura do papel revestido a 7 g/m2 para este teste, de acor- do com a invenção: 59 μm

espessura do revestimento a 7 g/m2 para o controle do teste n° 13: 3 μm espessura do revestimento a 7 g/m2 para este teste: 6 μm.

Esses resultados permitem constatar que a espessura do reves- timento pode ser aumentada de um fator 2 em relação ao controle.

Exemplo 3

Este exemplo refere-se à utilização em impressão a jato de tinta ("inkjet")de um carbonato de cálcio, tratado ou não tratado, empregado como carga ("filler") do papel.

0,5 kg, calculado em pigmento seco, de carbonato de cálcio na- tural do tipo mármore norueguês, de granulometria tal que 75% em peso das partículas têm um diâmetro inferior a 1 micrômetro, medido por um Sedigra- ph 5100® da Micromeritics®, na forma de torta de filtrado, é diluído até que se obtenha uma pasta fluida com uma concentração de matéria seca de 15% em peso, com água destilada, no recipiente de 10 litros. Em seguida, a pasta fluida assim formada é tratada com 10% de ácido fosfórico em solução a 10% em peso, a 65°C com agitação por 20 minutos, a 500 rotações por minuto. Depois de 15 minutos, CO2 é borbulhado pela solução de carbonato de cálcio por 1 hora.

Terminado o borbulhamento, são formadas folhas de papel con- tendo, como carga, a pasta fluida ainda chamada de pasta fluida de carbo- nato de cálcio a ser testado.

Para tal, as folhas de papel são feitas a partir de uma polpa de celulose de grau SR 23 contendo uma polpa com sulfato lenhoso e fibras constituídas de 80% de bétula e 20% de pinho. Em seguida 45 g secos des- ta polpa são diluídos em 10 litros de água na presença de cerca de 15 g da composição de carga a ser testada para obter experimentalmente um teor de carga de cerca de 20% a 0,5%. Depois de 15 minutos de agitação e da adi- ção de 0,06% em peso seco, em relação ao peso seco do papel, de um a- gente retentor do tipo poliacrilamida, forma-se uma folha de gramatura igual a 75 g/m2 e com (20 ± 0,5%) de carga. O dispositivo utilizado para formar a folha é um sistema Rapid-Kothen modelo 20.12 MC da Haage.

As folhas assim formadas são secadas durante 400 segundos a 92°C e um vácuo de 940 mbar. O teor de carga é controlado por análise das cinzas.

A folha assim formada tem sua espessura medida. A espessura do papel ou da folha de papelão representa a distância perpendicular entre as duas superfícies paralelas.

As amostras são armazenadas por 48 horas (padrão alemão DIN EN 20187).

Este padrão afirma que o papel é uma substância higroscópica e, como tal, apresenta a característica de ser capaz de adaptar seu teor de umidade para torná-lo apropriado em relação ao do ar ambiente. A umidade é absorvida quando o ar ambiente sofre um aumento de umidade e ao con- trário é liberada quando o ar ambiente sofre uma queda de umidade.

Mesmo que a umidade relativa permaneça constante, o teor de umidade do papel não permanece necessariamente igual se a temperatura não for mantida constante dentro de certos limites. Quando ocorre um au- mento ou uma redução no teor de umidade, as propriedades físicas do papel são modificadas.

Por este motivo, as amostras devem ser armazenadas durante um período de pelo menos 48 horas, até que o equilíbrio seja atingido. As amostras são igualmente testadas em condições climáticas idênticas.

A atmosfera de teste para o papel foi estabelecida de maneira a corresponder aos seguintes dados:

umidade relativa 50% (±3)

temperatura 23°C (±1)

A espessura é determinada segundo o padrão alemão DIN EN 20534 utilizando um micrômetro cuja impressão de teste atinge ("test print") 10 N/cm2. O resultado do teste é determinado pelo cálculo da média de 10 medidas. O resultado é expresso em micrômetros. O controle é um papel fabricado paralelamente da mesma maneira, com a mesma quantidade de carga, porém não tratado, a 75 g/m2 e com a mesma batelada ("batch") de celulose.

Resultados:

a) pigmento: 12 horas após o término do tratamento do carbonato de cálcio natural, como neste exemplo, o pH da pasta fluida foi 7,2, o que significa alguma estabilidade em relação a ácidos.

b) papel:

os resultados das medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle: 112 mícrons a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 120 mícrons a 75 g/m2, que le- vada a uma espessura de 112 mícrons dá 70 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel reduzida a um valor comum de 112 mícrons, ganha-se 5 g/m2 ou 6,6% do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de am- biente.

Características de impressão:

Se for feita uma impressão por jato de tinta e comparar um pro- duto da técnica anterior (figura única, B) e conforme este teste de acordo com a invenção (figura única, A) em uma impressora de jato de tinta da mar- ca EPSON® Stylus COLOR 500®' será observado que a impressão segundo a invenção é muito mais nítida.

As figuras mencionadas acima estão anexadas ao presente.

Exemplo 4

Este exemplo refere-se à utilização em impressão a jato de tinta de um carbonato de cálcio, tratado ou não tratado, empregado como reves- timento do papel e como carga de massa.

0,5 kg, calculado em pigmento seco, de carbonato de cálcio na- tural do tipo mármore norueguês, de granulometria tal que 75% em peso das partículas têm um diâmetro inferior a 1 mícron, medido por um Sedigraph 5100® da Micromeritics®, na forma de torta de filtrado, é diluído até que se obtenha uma pasta fluida com uma concentração de matéria seca de 15% em peso, com água destilada, no recipiente de 10 litros. Em seguida, a pasta fluida assim formada é tratada com 10% de ácido fosfórico em solução a 10% em peso, a 65°C com agitação por 20 minutos, a 500 rotações por mi- nuto. Depois de 15 minutos, CO2 é borbulhado pela solução de carbonato de cálcio por 1 hora.

Protocolo de revestimento: utiliza-se o mesmo protocolo do teste 27 acima, a saber, a amostra de teste é em seguida aplicada como revesti- mento sobre um papel à base de madeira de 53 μm de espessura e grama- tura igual a 32,9 g/m2 ± 0,39%, com a ajuda de um aparelho de revestimento de laboratório (Helicoater de Dixon®).

Um carne "dwell" curto é utilizado com um ângulo de lâmina de 45°. A velocidade de revestimento é de 800 m/s.

As camadas de revestimento utilizadas têm uma composição compreendendo 100 pph do pigmento a ser testado, 12 pph de látex (DL 966 do tipo estireno/butadieno) e 0,5 pph de carboximetil celulose (Finnfix FF5®) e um teor de matéria seca de 56,6%.

As amostras são armazenadas por 48 horas (padrão alemão DIN EN 20187). Este padrão afirma que o papel é uma substância higroscó- pica e, como tal, apresenta a característica de ser capaz de adaptar seu teor de umidade para torná-lo apropriado em relação ao do ar ambiente. A umi- dade é absorvida quando o ar ambiente sofre um aumento de umidade e ao contrário é liberada quando o ar ambiente sofre uma queda de umidade.

Mesmo que a umidade relativa permaneça constante, o teor de umidade do papel não permanece necessariamente igual se a temperatura não for mantida constante dentro de certos limites. Quando ocorre um au- mento ou uma redução no teor de umidade, as propriedades físicas do papel são modificadas. Por este motivo, as amostras devem ser armazenadas du- rante um período de pelo menos 48 horas, até que o equilíbrio seja atingido. As amostras são igualmente testadas em condições climáticas idênticas.

A atmosfera de teste para o papel foi estabelecida de maneira a corresponder aos seguintes dados:

umidade relativa 50% (±3)

temperatura 23°C(±1)

A espessura é determinada segundo o padrão alemão DIN EN 20534 utilizando um micrômetro cuja impressão de teste atinge 10 N/cm2. O resultado do teste é determinado pelo cálculo da média de 10 medidas. O resultado é expresso em micrômetro. O controle é um papel fabricado para- lelamente da mesma maneira, com a mesma quantidade de carga, porém não tratado, a 75 g/m2 e com a mesma batelada de celulose.

Resultados:

a) pigmento:

12 horas após o término do tratamento do carbonato de cálcio natural, como neste exemplo, o pH da pasta fluida foi 7,2, o que significa alguma estabilidade em relação a ácidos.

b) papel:

os resultados das medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle: 112 mícrons a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 120 mícrons a 75 g/m2, que Ie- vada a uma espessura de 112 mícrons dá 70 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel reduzida a um valor comum de 112 mícrons, ganha-se 5 g/m2 ou 6,6% do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Medidas de densidades de impressão foram feitas de acordo com o procedimento a seguir, e os resultados estão reunidos na Tabela I abaixo.

A densidade ótica é uma medida da densidade de reflexão de uma imagem. Segundo um procedimento utilizado principalmente pelo fabri- cante Hewlett-Packard Corporation (HP)®, um motivo específico é impresso no papel e são medidas, com a ajuda de densitômetro de reflexão (Macbeth RD 918®), as densidades óticas da cor preta pura, da cor preta composta e das cores ciano, magenta e amarela. Exceto quando indicado ao contrário, este protocolo é válido para todos os exemplos que contêm esta medida.

Os testes da referida Tabela I foram feitos em um suporte de papel celulósico ou papel especial, com um produto composto de 100 partes de pigmento a ser testado, 15 partes de PVA (álcool polivinílico), 5 partes de aditivo PK-130 da Stockhausen, a carga sendo de 70 m2/g de superfície es- pecífica, qualificada de carga grosseira de superfície específica alta.

O revestimento é aplicado com a ajuda de um aparelho de re- vestimento de bancada Erichsen® a um papel tal como definido na Tabela I.

Os dois primeiros testes da Tabela I correspondem a um papel não revestido pigmentado (encolado de amido na superfície na máquina de papel).

Os dois testes seguintes correspondem a um papel tratado com silicatos sintéticos. Observa-se que é obrigatório utilizar um papel especial para obter uma boa densidade ótica.

Os dois últimos testes correspondem a um papel revestido com a composição de acordo com a invenção. Observa-se que a invenção permi- te, a uma densidade de impressão comparável, utilizar um papel normal para impressão de jato de tinta, e não um papel especial mais caro.

Com efeito, constata-se que a invenção é muito superior ao pa- pel não revestido (1,40 versus 1,20 e 1,39 versus 1,30) e que o valor de 1,40 obtido de acordo com a invenção em um papel normal é absolutamente comparável ao valor de 1,40 obtido segundo a técnica anterior porém em um papel especial. <table>table see original document page 54</column></row><table> Exemplo 5

Este exemplo refere-se à utilização de um carbonato de cálcio, tratado ou não tratado, de partículas grossas porém de superfície específica elevada, utilizado como carga do papel.

Para tal, 0,5 kg, calculados em pigmento seco, de carbonato de cálcio natural do tipo mármore norueguês, de granulometria tal que 65% em peso das partículas têm um diâmetro inferior a 1 micrômetro, medido por um Sedigraph 5100® da Micromeritics®, e uma superfície específica BET de 15,5 m2/g (medida pelo método BET do padrão ISO 9277) na forma de uma dis- persão ou pasta fluida de concentração de matéria seca igual a 75% é diluí- do com um dispersante do tipo poliacrilato de sódio, e em seguida ele é ain- da diluído com água até que se obtenha uma pasta fluida de concentração de matéria seca de 20% em peso, no recipiente de 10 litros. Em seguida, a pasta fluida assim formada é tratada com 20% ou 30% ou 40% de ácido fos- fórico em uma solução a 10% em peso, a 65° com leve agitação e um fluxo de 30 litros/min à pressão atmosférica do fundo do recipiente por 2 horas. Depois de 2 horas, CO2 é borbulhado pela pasta fluida de carbonato de cál- cio por 1 hora.

A carga apresenta as seguintes características:

Exemplo 5A, ácido fosfórico 20%:

a) para o pigmento:

diâmetro médio de grão, analisado pelo método visual em um microscópio eletrônico: 7 micrômetros

superfície específica BET (medida pelo método BET do padrão ISO 9277): 38,5 m2/g

b) para o papel

as medidas de espessura são:

para a amostra de partida, controle (carga não tratada): 113 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 133 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 113 μm dá 63,7 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel reduzida a um valor comum de 113 μm, ganha-se 11,3 g/m2 ou 15,0 % do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Exemplo 5B. ácido fosfórico 30%:

a) para o pigmento:

diâmetro médio de grão, analisado pelo método visual em um microscópio eletrônico: 9 micrômetros

superfície específica BET (medida pelo método BET do padrão ISO 9277): 44,2 m2/g

b) para o papel

as medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle (carga não tratada): 113 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 139 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 113 μm dá 61,0 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel reduzida a um valor comum de 113 μm, ganha-se 14,0 g/m2 ou 18,0% do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Exemplo 5C. ácido fosfórico 40%

a) para o pigmento:

- diâmetro médio de grão, analisado pelo método visual em um microscópio eletrônico: 13 micrômetros

- superfície específica BET (medida pelo método BET do padrão ISO 9277): 58,4 m2/g

b) para o papel

as medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle (carga não tratada): 113 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 152 μιη a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 113 μm dá 55,7 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel reduzida a um valor comum de 113 μηι, ganha-se 19,3 g/m2 ou 257 % do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de am- biente.

Exemplo 6

Este exemplo refere-se a um processo de fabricação contínuo do produto de acordo com a invenção e à utilização de um carbonato de cál- cio, tratado ou não tratado, de partículas grossas porém de superfície espe- cífica BET elevada, utilizado como carga do papel.

Para tal, 100 kg, calculados em pigmento seco, de carbonato de cálcio natural do tipo mármore norueguês, de granulometria tal que 65% em peso das partículas têm um diâmetro inferior a 1 micrômetro, medido por meio de um Sedigraph 5100® da Micromeritics®, e uma superfície específica BET de 15,5 m2/g (medida pelo método BET do padrão ISO 9277) na forma de uma dispersão ou pasta fluida de concentração de matéria seca igual a 75% são diluídos com um dispersante do tipo poliacrilato de sódio, e em se- guida ele é ainda diluído com água até que se obtenha uma pasta fluida de concentração de matéria seca de 10% em peso, no recipiente de 3000 litros. Em seguida, a pasta fluida assim formada é tratada com 10% ou 20% ou 30% de ácido fosfórico em uma solução cerca de 15% em peso, a 65°C con- tinuamente em 4 células de 25 litros, colocando-se !4 do ácido fosfórico em cada célula, com leve agitação e um fluxo de 50 litros/min à pressão atmos- férica do fundo de cada célula. A retenção do produto em cada uma das cé- lulas foi de 15 min.

A carga apresenta as seguintes características: Exemplo 6A. ácido fosfórico 10.0%:

a) para o pigmento:

concentração da pasta fluida: 7,8% diâmetro médio de grão, medido por um Sedigraph 5100® da Micromeritics®: 1,7 micrômetro

- superfície específica BET (medida pelo método BET do padrão ISO 9277): 36,0 m2/g

b) para o papel as medidas de espessura são:

para a amostra de partida, controle (carga não tratada): 113 μm a 75 g/m2

para a amostra de teste: 123 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 113 μm dá 68,9 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel reduzida a um valor comum de 113 μm, ganha-se 6,1 g/m2 ou 8,1 % do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Exemplo 6B. ácido fosfórico 19,1%:

a) para o pigmento:

concentração da pasta fluida: 7,8%

diâmetro médio de grão, analisado pelo método visual em um microscópio eletrônico: 12 micrômetros

superfície específica BET (medida pelo método BET do padrão ISO 9277): 49,9 m2/g

b) para o papel

as medidas de espessura são:

para a amostra de partida, controle (carga não tratada): 113 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 135 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 113 μm dá 62,8 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel reduzida a um valor comum de 113 μιη, ganha-se 12,2 g/m2 ou 16,6% do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Exemplo 6C, ácido fosfórico 30%:

a) para o pigmento:

concentração da pasta fluida: 17,9%

diâmetro médio de grão, analisado pelo método visual em um microscópio eletrônico: 12 micrômetros

superfície específica BET (medida pelo método BET do padrão ISO 9277): 45,7 m2/g b) para o papel as medidas de espessura são:

para a amostra de partida, controle (carga não tratada): 113 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 158 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 113 μm dá 53,6 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel reduzida a um valor comum de 113 μm, ganha-se 21,4 g/m2 ou 28,5% do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Exemplo 6D

Este exemplo refere-se a um processo de fabricação contínuo do produto de acordo com a invenção e à utilização de um carbonato de cál- cio, tratado ou não tratado, de partículas grossas porém de superfície espe- cífica BET elevada, utilizado como carga do papel.

Para tal, 100 kg, calculados em pigmento seco, de carbonato de cálcio natural do tipo mármore norueguês, de granulometria tal que 65% em peso das partículas têm um diâmetro inferior a 1 micrômetro, medido por meio de um Sedigraph 5100® da Micromeritics®, e uma superfície específica BET de 15,5 m2/g (medida pelo método BET do padrão ISO 9277) na forma de uma dispersão de concentração de matéria seca igual a 75% são diluídos com um dispersante do tipo poliacrilato de sódio, e em seguida ele é ainda diluído com água até que se obtenha uma pasta fluida de concentração de matéria seca de 10% em peso, no recipiente de 3000 litros. Em seguida, a pasta fluida assim formada é tratada com 10% ou 20% ou 30% de ácido fos- fórico em uma solução de cerca de 15% em peso, a 65°C continuamente em 4 células de 25 litros, colocando-se ΛΑ do ácido fosfórico em cada célula, com leve agitação e um fluxo de 50 litros/min à pressão atmosférica do fun- do de cada célula. A retenção do produto em cada uma das células foi de 15 min.

A carga apresenta as seguintes características:

a) para o pigmento: concentração da pasta fluida: 8,9%

diâmetro médio de grão, medido por meio de um Sedigraph 5100® da Micromeritics®: 1,9 micrômetro

superfície específica BET (medida pelo método BET do padrão ISO 9277): 39,1 m2/g

b) para o papel as medidas de espessura são:

para a amostra de partida, controle (carga não tratada): 113 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 123 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 113 μm dá 68,8 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel reduzida a um valor comum de 113 μm, ganha-se 6,2 g/m2 ou 8,1% do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Exemplo 7

Este exemplo refere-se à utilização de uma mistura de carbonato de cálcio tratado / não tratado como carga do papel.

a) Preparação do piamento tratado:

0,6 kg, calculado em pigmento seco, de carbonato de cálcio na- tural do tipo mármore norueguês, de granulometria tal que 65% em peso das partículas têm um diâmetro inferior a 1 micrômetro, medido por meio de um Sedigraph 5100® da Micromeritics®, e uma superfície específica BET de 8,4 m2/g (medida pelo método BET do padrão ISO 9277), é diluído na forma de uma dispersão ou pasta fluida de concentração de matéria seca igual a 20%, e em seguida diluído com água até que se obtenha uma pasta fluida com uma concentração de matéria seca de 10,2% em peso, no recipiente de 1 litro. A pasta fluida assim formada é em seguida tratada com 70% de ácido fosfórico em solução a 10% em peso, a 60° com agitação por 1 hora. Depois de 1 hora, CO2 é borbulhado pela pasta fluida de carbonato de cálcio duran- te 0,5 hora.

b) Preparação das misturas de pigmento tratado e não trata- do: eles são misturados com agitação por 15 min. As cargas apresentam as seguintes características:

Exemplo 7A, 100% do piqmento tratado:

a) para o pigmento:

granulometria tal que 21% em peso das partículas têm um diâmetro inferior a 1 micrômetro, medido por meio de um Sedigraph 5100® da Micromeritics®,

superfície específica BET (medida pelo método BET do padrão ISO 9277): 44,5 m2/g

b) para o papel

as medidas de espessura são:

para a amostra de partida, controle (carga não tratada): 115 μm a 75 g/m2

para a amostra de teste: 162 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 115 μm dá 52,2 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel reduzida a um valor comum de 115 μm, ganha-se 22,7 g/m2 ou 30,3% do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Exemplo 7B. 21.5% do pigmento tratado do exemplo 7A e 78,5% do pigmento não tratado:

Resultado:

a) para o pigmento:

- granulometria tal que 63% em peso das partículas têm um diâmetro inferior a 1 micrômetro, medido por meio de um Sedigraph 5100® da Micromeritics®,

- superfície específica BET (medida pelo método BET do padrão ISO 9277): 15,5 m2/g

b) para o papel as medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle (carga não tratada): 115 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 124 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 115 μm dá 69,5 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel reduzida a um valor comum de 115 μιη, ganha-se 5,5 g/m2 ou 7,3 % do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Exemplo 7C, 35,5% do pigmento tratado do exemplo 7A e 64,5% do pigmen- to não tratado:

a) para a mistura de pigmentos:

granulometria tal que 60,0% em peso das partículas têm um diâmetro inferior a 1 micrômetro, medido por um Sedigraph 5100® da Micro- meritics®'

superfície específica BET (medida pelo método BET do padrão ISO 9277): 20,0 m2/g

b) para o papel

as medidas de espessura são:

- para a amostra de partida, controle (carga não tratada): 115 μm a 75 g/m2

- para a amostra de teste: 130 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 115 μm dá 66,3 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel reduzida a um valor comum de 115 μm, ganha-se 8,7 g/m2 ou 11,6 % do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de am- biente.

Exemplo 7D. 50.0% do pigmento tratado do exemplo 7A e 50.0% do pigmento não tratado:

a) para a mistura de pigmentos:

granulometria tal que 42,0% em peso das partículas têm um diâmetro inferior a 1 mícron, medido por um Sedigraph 5100® da Micro- meritics®

- superfície específica BET (medida pelo método BET do padrão ISO 9277): 28,0 m2/g

b) para o papel

as medidas de espessura são: - para a amostra de partida, controle (carga não tratada): 115 μm a 75 g/m2

para a amostra de teste: 137 μm a 75 g/m2, que levada a uma espessura de 115 μm dá 62,9 g/m2.

Pode-se observar, neste teste, que com a espessura do papel reduzida a um valor comum de 115 μηι, ganha-se 12,1 g/m2 ou 16,0 % do peso do papel, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Exemplo 8

Este exemplo refere-se à utilização, em uma tinta, de um carbo- nato de cálcio tratado ou não tratado.

Para tal, 5 toneladas, calculadas em pigmento seco, de carbona- to de cálcio natural do tipo mármore norueguês, de granulometria tal que 70% em peso das partículas têm um diâmetro inferior a 1 μm, medido por um Sedigraph 5100 da Micromeritics, na forma de torta de filtrado, são diluí- dos até a obtenção de uma pasta fluida com uma concentração de matéria seca de 25% em peso, com água destilada, no recipiente de 45 m3. Em se- guida, a pasta fluida assim formada é tratada com ácido fosfórico em solu- ção a 10% em peso correspondendo a 0,20 mol de H3O+ por mol de CaCO3, a 60°C e com agitação durante 2 horas a 200 revoluções por minuto.

Depois de 2 horas, CO2 é borbulhado a uma pressão elevada de 50 mbar pela pasta fluida de carbonato de cálcio por 5 horas, de modo que a razão volume da pasta fluida : volume de CO2 gasoso seja igual a cerca de 1:0,15.

Depois de 24 horas de armazenamento, a pasta fluida é secada em uma secadora por aspersão e uma tinta de emulsão contendo, como par- te da carga, o carbonato de cálcio a ser testado, é formada. Procedimento para preparar a tinta:

Em um dispersor de 1 m3 uma tinta é preparada dispersando-se, em água, os aditivos e os pigmentos por 10 min com agitação a 3000 revo- luções/minuto, e em seguida a velocidade é reduzida para 1000 revolu- ções/minuto e látex é adicionado. A mistura é ainda dispersada por 10 min. Formulação de tinta:

<table>table see original document page 64</column></row><table>

Os resultados da tinta são, o controle sendo uma tinta em emul- são aquosa com 18% de TiO2:

brancura (DIN 53140) (controle)

18% TiO2 15,3% TiO2 12,6% TiO2

(espessura líquida 300 μm)

Rysobrebranco 90,8% 91,1% 91,2% Rysobrepreto 89,2% 89,6% 89,7%

opacidade (ISO 2814) 98,3% 98,4% 98,4%

Ry sobre preto/Ry sobre branco -100

A brancura e a opacidade do controle e idênticas aos dois testes da invenção com 15% e 30% de pigmento TiO2

espessura da película seca 104 μm 113 μm 112 μm

peso da película seca 177 g/m2 166 g/m2 163 g/m2

Observa-se neste teste que para fazer uma espessura de 104 μm como controle, o peso de uma película com o carbonato de cálcio de a- cordo com a invenção é de apenas 153 g/m2 e 151 g/m2, respectivamente, contra 177 g/m2, e se a espessura da tinta for levada a um valor comum de 104 μm, ganha-se 24 g/m2 e 26 g/m2, respectivamente, ou 13,5% e 14,7%, respectivamente, do peso da tinta, o que significa uma economia importante em termos de ambiente.

Claims (20)

1. Pasta fluida aquosa de um ou mais pigmentos, cargas ou mi- nerais contendo eventualmente um agente polimérico dispersante como es- tabilizante de reologia da pasta fluida, os referidos pigmentos permitindo a redução no peso do papel de superfície constante, caracterizada pelo fato de: a) conter um carbonato natural e o ou os produtos da reação do referido carbonato com CO2 gasoso e o ou os produtos da reação do referi- do carbonato com um ou mais doadores de íons HsO+ moderadamente for- tes a fortes, tendo uma superfície específica BET1 medida de acordo com o padrão ISO 9277, compreendida entre 5m2/g e 200m2/g, e b) ter um pH superior a 7,5 medido a 20°C.

2. Pasta fluida aquosa de acordo com a reivindicação 1, caracte- rizada pelo fato de o carbonato natural ser um carbonato de cálcio natural e de preferência mármore, calcita, giz ou um carbonato contendo dolomita.

3. Pasta fluida aquosa de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de o ou os doadores de íons H3O+ fortes serem esco- lhidos entre ácido clorídrico ou ácido sulfúrico ou misturas dos mesmos e pelo fato de o ou os doadores de íons H3O+ moderadamente fortes a fortes serem escolhidos entre H2SO3, HSO4", H3PO4, ácido oxálico ou misturas dos mesmos.

4. Pasta fluida aquosa de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de a quantidade em mol de doadores de íons H3O+ moderadamente fortes a fortes em relação ao número de moles de CaCO3 estar compreendida, no total, entre 0,1 e 2, de preferência entre 0,25 e 1.

5. Pasta fluida aquosa de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de o pigmento, a carga ou o mineral ter uma su- perfície específica BET, medida de acordo com o padrão ISO 9277, compre- endida entre 20 m2/g e 80 m2/g e mais preferivelmente entre 30 m2/g e 60 m2/g.

6. Pasta fluida aquosa de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de o pigmento, a carga ou o mineral apresentar as seguintes características: - um diâmetro médio de grão, medido pelo método de sedimen- tação no aparelho Sedigraph 5100®, compreendido entre 50 e 0,1 micrôme- tro, de preferência entre 25 e 0,5 micrômetro, - e uma superfície específica BET, medida segundo a norma ISO 9277, compreendida entre 15 e 200 m2/g, de preferência entre 20 m2/g e 80 m2/g.

7. Pasta fluida aquosa de acordo com a reivindicação 6, caracte- rizada pelo fato de o pigmento, a carga ou o mineral apresentar as seguintes características: - um diâmetro médio de grão, medido pelo método de sedimen- tação no aparelho Sedigraph 5100®, compreendido entre 7 e 0,7 micrômetro - e uma superfície específica BET, medida segundo o padrão ISO 9277, compreendida entre 30 e 60 m2/g.

8. Pasta fluida aquosa de acordo com a reivindicação 1, caracte- rizada pelo fato de que o pigmento, carga ou mineral contendo um carbonato natural é escolhido entre as misturas de carbonato de cálcio natural ou um carbonato contendo dolomita com talco, e/ou caulim e/ou óxido de titânio TiO2, óxido de magnésio MgO, e outros minerais inertes em relação aos do- adores de íons H3O+ moderadamente fortes a fortes.

9. Pigmento, carga ou mineral no estado seco, caracterizado pelo fato de ser obtido por secagem de uma pasta fluida aquosa como defi- nida em uma das reivindicações 1 a 8.

10. Processo de tratamento de pigmentos, cargas ou minerais, em pasta fluida aquosa, contendo um carbonato natural que permite a redu- ção no peso do papel de superfície constante, no qual a pasta fluida aquosa é uma pasta fluida como definida em uma das reivindicações 1 a 8, caracte- rizado pelo fato de o referido pigmento ser tratado com uma combinação de um ou mais doadores de íons H3O+ moderadamente fortes a fortes e CO2 gasoso.

11. Processo de tratamento de pigmentos, cargas ou minerais, em pasta fluida aquosa, contendo um carbonato natural que permite a redu- ção do peso do papel de superfície constante de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de o CO2 gasoso ser proveniente de uma alimen- tação externa de CO2, de uma recirculação do CO2 ou ainda da adição con- tínua do mesmo doador de íons H3O+ moderadamente forte a forte que a- quele que é usado para o tratamento ou ainda de um outro doador de íons H3O+ moderadamente forte a forte ou ainda de uma pressão elevada de CO2 de preferência compreendida entre 5KPa e 500KPa (0,05 bar e 5 bar).

12. Processo de tratamento de pigmentos, cargas ou minerais, em pasta fluida aquosa, contendo um carbonato natural que permite a redu- ção no peso do papel de superfície constante de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizado pelo fato de ser constituído das 3 etapas a seguir: a) tratamento com o ou os doadores de íons H3O+ moderada- mente fortes a fortes b) tratamento com CO2 gasoso, quer este tratamento seja parte integrante da etapa a), quer seja efetuado paralelamente à etapa a), ou seja efetuado após a etapa a) c) aumento do pH, medido a 20°C, acima de 7,5, em um interva- lo de tempo após o término das etapas a) e b) compreendido entre 1 hora e 10 horas, de preferência entre 1 hora e 5 horas sem adição de base, ou i- mediatamente após o término das etapas a) e b) com adição de uma base, a etapa c) sendo a última etapa do processo.

13. Processo de tratamento de pigmentos, cargas ou minerais, em pasta fluida aquosa, contendo um carbonato natural que permite a redu- ção no peso do papel de superfície constante de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de as etapas a) e b) poderem ser repetidas várias vezes.

14. Processo de tratamento de pigmentos, cargas ou minerais, em pasta fluida aquosa, contendo um carbonato natural que permite a redu- ção no peso do papel de superfície constante de acordo com uma das rei- vindicações 10 a 12, caracterizado pelo fato de o pH, medido a 20°C, estar compreendido entre 3 e 7,5 durante as etapas a) e b) do tratamento e pelo fato de a temperatura do tratamento estar compreendida entre 5°C e 90°C, e de preferência entre 45°C e 60°C.

15. Processo de tratamento de pigmentos, cargas ou minerais, em pasta fluida aquosa, contendo um carbonato natural que permite a redu- ção no peso do papel de superfície constante de acordo com uma das rei- vindicações 10 a 14, caracterizado pelo fato de a concentração de CO2 ga- soso na pasta fluida ser, em volume, tal que a razão (volume da pasta fluida volume de CO2 gasoso) está compreendida entre 1:0,05 e 1:20, com a refe- rida razão compreendida entre 1:1 e 1:20 na etapa a) e entre 1:0,05 e 1:1 na etapa b).

16. Processo de tratamento de pigmentos, cargas ou minerais, em pasta fluida aquosa, contendo um carbonato natural que permite a redu- ção no peso do papel de superfície constante de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de a concentração de CO2 gasoso na pasta fluida ser, em volume, tal que a razão (volume da pasta fluida : volume de CO2 gasoso) está compreendida entre 1:0,05 e 1:10, com a referida razão com- preendida entre 1:0,5 e 1:10 na etapa a) e entre 1:0,05 e 1:1 na etapa b).

17. Processo de tratamento de pigmentos, cargas ou minerais, em pasta fluida aquosa, contendo um carbonato natural que permite a redu- ção no peso do papel de superfície constante de acordo com uma das rei- vindicações 10 a 16, caracterizado pelo fato de a duração da etapa b) do tratamento variar entre 0 hora e 10 horas e de preferência entre 2 horas e 6 horas.

18. Processo de tratamento de pigmentos, cargas ou minerais, em pasta fluida aquosa, contendo um carbonato natural que permite a redu- ção no peso do papel de superfície constante de acordo com uma das rei- vindicações 10 a 17, caracterizado pelo fato de o pigmento, carga ou mineral contendo um carbonato natural ser escolhido entre o carbonato de cálcio natural ou um carbonato contendo dolomita ou misturas da mesma com talco e/ou caulim e/ou óxido de titânio TiO2, óxido de magnésio MgO, e outros mi- nerais inertes em relação aos doadores de íons H3O+ moderadamente fortes a fortes.

19. Processo de tratamento de pigmentos, cargas ou minerais, em pasta fluida aquosa, contendo um carbonato natural que permite a redu- ção no peso do papel de superfície constante de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de o carbonato de cálcio natural ser escolhido entre mármore, calcita ou giz.

20. Processo de tratamento de pigmentos, cargas ou minerais, em pasta fluida aquosa, contendo um carbonato natural que permite a redu- ção no peso do papel de superfície constante de acordo com uma das rei- vindicações 10 a 19, caracterizado pelo fato de os doadores de íons H3O+ fortes serem escolhidos entre ácido clorídrico ou ácido sulfúrico e pelo fato de o ou os doadores de íons H3O+ moderadamente fortes serem escolhidos entre H2SO3, HSO4", H3PO4 ou ácido oxálico.