BRPI1012691B1

BRPI1012691B1 - processo para a produção de géis nano-fibrilares de celulose, processo para intensificar a eficiência de produção de géis nano-fibrilares de celulose, gel nano-fibrilar de celulose, e, uso de um gel nano-fibrilar de celulose

Info

Publication number: BRPI1012691B1
Application number: BRPI1012691A
Authority: BR
Inventors: Gantenbein Daniel; Schoelkopf Joachim; Schenker Michel; A C Gane Patrick
Original assignee: Omya Int Ag; Omya Development Ag
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2020-04-07
Also published as: PL2805986T3; RU2530067C2; WO2010115785A1; US8871056B2; ES2643032T3; EP2414435A1; DK3312217T3; CA2755495A1; US20210261781A1; ES2524090T3; JP6698236B1; EP3567069B1; DK2805986T3; CL2010000280A1; PL3567069T3; KR20110133619A; JP5894525B2; CA2755495C; JP6866512B2; DK2236545T3

Abstract

processo para a produção de géis nano-fibrilares de celulose, processo para intensificar a eficiência de produção de géis nano-fibrilares de celulose, gel nanofibrilar de celulose, e, uso de um gel nano-fibrilar de celulose a presente invenção diz respeito a um processo para a produção de géis de celulose nano-fibrilares pelo fornecimento de fibras de celulose e pelo menos um enchedoruma carga e/ou pigmento; combinação das fibras de celulose e o a pelo menos um enchedoruma carga e/ou pigmento e fibrilação das fibras de celulose na presençace dao pelo menos um enchedoruma carga e/ou pigmento até um gel ser formado, bem como o gel de celulose nano-fibrilar obtido por este processo e seus usos.

Description

PROCESSO PARA A PRODUÇÃO DE GÉIS NANO-FIBRILARES DE CELULOSE, PROCESSO PARA INTENSIFICAR A EFICIÊNCIA DE PRODUÇÃO DE GÉIS NANO-FIBRILARES DE CELULOSE, GEL NANO-FIBRILAR DE CELULOSE, E, USO DE UM GEL NANOFIBRILAR DE CELULOSE [1] A presente invenção diz respeito a um processo para a produção de géis nano-fibrilares de celulose e os géis nano-fibrilares de celulose obtidos por este processo.

[2] A celulose é o componente estrutural da parede celular primária de plantas verdes e é o composto orgânico mais comum na Terra. Este é de alto interesse em muitas aplicações e indústrias.

[3] A celulose é o principal constituinte do papel e papelão e de produtos têxteis feitos de algodão, linho e de outras fibras vegetais. A celulose pode ser convertida em celofane, uma película transparente fina, e em rayon, uma fibra importante que foi usada para produtos têxteis desde o início do século 20. Tanto celofane quanto rayon são conhecidos como fibras de celulose regeneradas.

[4] As fibras de celulose também são usadas na filtração líquida, para criar um leito de filtro de material inerte. A celulose ainda é usada para fabricar esponjas hidrofílicas altamente absorventes.

[5] Para o uso industrial, a celulose é principalmente obtida da polpa d emadeira e de algodão. Isto é principalmente usado para a produção de papelão e papel e em uma extensão menor é convertido em uma ampla variedade de produtos derivados.

[6] A polpa de celulose como um material bruto é processada de madeira ou troncos de plantas tais como cânhamo, linho e manila. As fibras de polpa são formadas principalmente de celulose e de outros componentes orgânicos (hemicelulose e lignina). As macromoléculas de celulose (compostas de 1 a 4 moléculas de β-D-Glucose ligadas glicosídicas) são

Petição 870190082380, de 23/08/2019, pág. 8/111 / 24 ligadas juntas por ligações de hidrogênio para formar uma denominada fibrila primária (micela) que têm domínios cristalinos e amorfos. Diversas fibrilas primárias (em torno de 55) formam uma denominada microfibrila. Em torno de 250 destas microfibrilas formam uma fibrila.

[7] As fibrilas são dispostas em camadas diferentes (que podem conter lignina e/ou hemicelulose) para formar uma fibra. As fibras individuais também são ligadas.

[8] As polpas usadas na fabricação de papel são frequentemente obtidos pela trituração da madeira e um processamento ótimo por calor e química para remover os compostos indesejados das fibras celulósicas.

[9] As fibras são trituradas e cortadas a uma certa proporção (dependendo das propriedades desejadas). A trituração das fibras é atingida com um refinador (tais como um triturador de rotor-estator cônico ou refinadores de disco ou de disco duplo). O refinador também fibrila as fibras na superfície significando que algumas fibrilas são parcialmente puxadas da superfície da fibra. Isto leva a uma retenção melhor de, e, frequentemente adesão a, pigmentos, que podem ser adicionados na produção de papel e também a um potencial intensificado de ligação de hidrogênio entre as fibras do papel. Isto resulta em propriedades mecânicas melhoradas. Um efeito colateral também é que o papel torna-se mais denso e mais transparente por causa da perda de dispersão de luz quando o tamanho dos centros de dispersão movem-se além do ótimo aceito de metade do comprimento de onda de luz (glassine e papéis a prova de gordura).

[10] Quando as fibras tornam-se refinadas sob a energia aplicada, estes tornam-se fibrilados quando as paredes celulares são quebradas e cortadas em faixas unidas, isto é, em fibrilas. Se esta quebra continuar a separar as fibrilas do corpo da fibra, isto libera as fibrilas. A quebra das fibras em microfibrilas é referida como microfibrilação. Este processo pode ser continuado até não existirem mais fibras deixadas e apenas fibrilas de

Petição 870190082380, de 23/08/2019, pág. 9/111 / 24 tamanho nano (espessura) permanecem.

[11] Se o processo ainda continuar e quebrar estas fibrilas em fibrilas menores, estes eventualmente tornam-se fragmentos de celulose ou nano-gel. Dependendo de quanto esta última etapa usou algumas nano-fibrilas podem permanecer ente o gel de nano-fibrila. A quebra das fibrilas primárias pode ser referida como nano-fibrilação, onde esta pode ser uma transição uniforme entre os dois regimes. As fibrilas primárias formam-se em um ambiente aquoso de um gel (rede meta estável de fibrilas primárias) que podem ser referidas como gel nano-fibrilar. O gel formado a partir das nano-fibrilas pode ser considerado conter nanocelulose.

[12] Os géis nano-fibrilares são desejáveis quando estes são desejáveis quando estes contém usualmente muitas fibrilas finas, consideradas serem constituídas na parte de nanocelulose, mostrando um potencial de ligação mais forte por si só ou a qualquer outro material presente, do que as fibrilas que não são tão finas ou não apresentam estrutura nanocelulósica.

[13] A proporção atingível com refinadores convencionais é, entretanto, limitada. Também, diversos outros mecanismos para quebrar as partículas não são capazes de quebrar fibras de celulose a nano-fibrilas, tais como afofadores mencionados no US 2001/0045264, que são capazes apenas de separar dadas frações de tamanho de fibras um dos outro.

[14] Similarmente, no WO 02/090651 um método para reciclar rejeitos de polpa gerados durante a fabricação de papel, papelão ou papel cartão é descrito, em que os refugos limpadores contendo entre outras coisas fibras, pigmentos e/ou fibras são triturados até um certo tamanho de grão por moinhos de esferas. Entretanto, nenhuma menção é feita da fibrilação das fibras presentes, deixou apenas a fibrilação em nano-fibrilas ou um gel nanofibrilar de celulose.

[15] Se uma quebra adicional das fibras em fibrilas ou ainda em moléculas de celulose é desejado, outros métodos são necessários.

Petição 870190082380, de 23/08/2019, pág. 10/111 / 24 [16] Por exemplo, no US 4.374.702 um processo para a preparação de celulose microfibrilada é descrito que compreende passar a suspensão líquida de celulose fibrosa através de um homogeneizador de pressão alta tendo um orifício de diâmetro pequeno em que a suspensão é submetida a uma queda de pressão de pelo menos 3000 psi (206,84 bar) e uma velocidade alta que divide a ação seguido por um impacto de desaceleração de velocidade alta contra uma superfície sólida, repetindo a passagem da dita suspensão através do dito orifício até a dita suspensão de celulose tornar-se uma suspensão substancialmente estável, o dito processo convertendo a dita celulose em celulose microfibrilada sem a mudança química substancial do material de partida de celulose. Um gel nano-fibrilar de celulose não é mencionado.

[17] O US 6.183.596 B1 descreve um processo para a produção de celulose super microfibrilada pela passagem de uma pasta de uma polpa previamente batida através de um mecanismo de fricção tendo dois ou mais trituradores que estão dispostos de modo que estes podem ser esfregados juntos para microfibrilar a polpa para obter celulose microfibrilada e ainda super microfibrilar a celulose microfibrilada obtida com um homogeneizador de pressão alta para obter a celulose super microfibrilada. Entretanto, não existe menção de um gel nano-fibrilar de celulose.

[18] Além disso, os trituradores de fricção ultrafinos podem ser usados, em que o triturador reduz as fibras em finos pelo cisalhamento mecânico (cf. por exemplo US 6.214.163 B1), que entretanto não leva automaticamente a um gel nano-fibrilar de celulose.

[19] A produção mecânica de celulose nano-fibrilar não é trivial. Por exemplo, existe um problema de aumentar a viscosidade durante o processo de fibrilação. Isto pode interromper o processo completamente ou aumentar a energia específica necessária.

[20] Desta maneira, ainda existe a necessidade quanto a um

Petição 870190082380, de 23/08/2019, pág. 11/111 / 24 processo para a produção de géis nano-fibrilares de celulose, que não é apenas facilmente realizado, mas eficiente em energia.

[21] É um objetivo da presente invenção fornecer tal processo para a produção de géis nano-fibrilares de celulose.

[22] Foi observado que, nas máquinas, onde o rendimento é uma função da viscosidade, uma diminuição da viscosidade dos géis nanofibrilares de celulose é observada pela adição e co-processamento de certas cargas e/ou pigmentos com a polpa contendo fibra de celulose resultando em um rendimento melhor.

[23] Desta maneira, o problema acima é resolvido pelo processo para a produção de géis nano-fibrilares de celulose da presente invenção.

[24] Este processo é caracterizado pelas seguintes etapas:

(a) fornecer fibras de celulose;

(b) fornecer pelo menos uma carga e/ou pigmento;

(c) combinar as fibras de celulose e a pelo menos uma carga e/ou pigmento;

(d) fibrilar as fibras de celulose na presença da pelo menos uma carga e/ou pigmento até um gel ser formado.

[25] A celulose nano-fibrilar no contexto da presente invenção significa fibras, que são pelo menos parcialmente quebradas a fibrilas primárias. Se estas fibrilas primárias estiverem em um ambiente aquoso, um gel (rede meta estável de fibrilas primárias consideradas no limite de proporção para ser essencialmente nanocelulose) é formado, que é designado como gel nano-fibrilar, em que existe uma transição uniforme entre as nano fibras e o gel nano-fibrilar, que compreende géis nano-fibrilares contendo uma extensão variante de nano-fibrilas, todos os quais são compreendidos pelo termo géis nano-fibrilares de celulose de acordo com a presente invenção.

[26] Neste aspecto, fibrilar, no contexto da presente invenção

Petição 870190082380, de 23/08/2019, pág. 12/111 / 24 significa qualquer processo que quebre predominantemente as fibras e as fibrilas junto de seu eixo longo resulta na diminuição do diâmetro das fibras e as fibrilas, respectivamente.

[27] De acordo com o processo da presente invenção, a fibrilação de fibras de celulose na presença de pelo menos uma carga e/ou pigmento fornece um gel nano-fibrilar de celulose. A fibrilação é realizada até o gel ser formado, em que a formação do gel é verificada pelo monitoramento da viscosidade em dependência da taxa de cisalhamento. No aumento por etapas da taxa de cisalhamento, uma certa curva reflete uma diminuição da viscosidade é obtida. Se, subsequentemente, a taxa de cisalhamento é reduzida por etapas, a viscosidade aumenta novamente, mas os valores correspondentes em pelo menos parte da taxa de cisalhamento variam como os métodos de divisão zero são menores do que quando aumenta-se a taxa de cisalhamento, graficamente expressado por uma histerese no da viscosidade plotada contra a taxa de cisalhamento. Assim que este comportamento for observado, um gel nano-fibrilar de celulose de acordo com a presente invenção é formado.

[28] Além disso, durante a fibrilação da polpa em máquinas, onde o rendimento é uma função da viscosidade, a viscosidade do gel formado de acordo com a presente invenção é preferivelmente menor do que a viscosidade de uma suspensão correspondente de celulose nano-fibrilar, foi fibrilada na ausência de cargas e/ou pigmentos.

[29] A viscosidade de Brookfield pode ser medida com qualquer viscosímetro de Brookfield convencional usando-se operações de rotina conhecidas pela pessoa habilitada na técnica.

[30] As fibras de celulose, que podem ser usadas no processo da presente invenção podem ser tais contidas nas polpas selecionadas do grupo que compreende polpa de eucalipto, polpa de abeto vermelho, polpa de pinheiro, polpa de faia, polpa de cânhamo, polpa de algodão e misturas dos

Petição 870190082380, de 23/08/2019, pág. 13/111 / 24 mesmos. Em uma forma de realização, toda ou parte deste fibra de celulose pode ser circulada a partir de uma etapa de reciclagem de um material compreende fibras de celulose. Desta maneira, a polpa também pode ser polpa reciclada.

[31] O tamanho das fibras de celulose em princípio não é crítico. Em geral, são úteis na presente invenção quaisquer fibras comercialmente disponíveis e processáveis no dispositivo usado para a sua fibrilação. Dependendo de sua origem, fibras de celulose podem ter um comprimento de 50 mm a 0,1 pm. Tais fibras bem como as tais tendo um comprimento de preferivelmente 20 mm a 0,5 pm, mais preferivelmente de 10 mm a 1 mm e tipicamente de 2 a 5 mm, podem ser vantajosamente usados na presente invenção, em que também fibras mais longas e mais curtas podem ser úteis.

[32] É vantajoso para o uso na presente invenção que as fibras de celulose são fornecidas na forma de uma suspensão, especialmente uma suspensão aquosa. Preferivelmente, tais suspensões têm um teor de sólidos de 0,2 a 35 % em peso, mais preferivelmente 0,25 a 10 % em peso, ainda mais preferivelmente 0,5 a 5 % em peso, especialmente 1 a 4 % em peso, mais preferivelmente 1,3 a 3 % em peso, por exemplo 1,5 % em peso.

[33] A pelo menos uma carga e/ou pigmento é selecionado do grupo que compreende carbonato de cálcio precipitado (PCC); carbonato de cálcio triturado natural (GCC); dolomita; talco; bentonita; argila; magnesita; branco acetinado; sepiolita, huntita, diatomita; silicatos e misturas dos mesmos. Carbonato de cálcio precipitado, que pode ter estrutura cristalina vaterítica, calcítica ou aragonítica e/ou carbonato de cálcio triturado natural, que pode ser selecionado de mármore, calcário e/ou giz, são especialmente preferidos.

[34] Em uma forma de realização especial, o uso de carbonato de cálcio precipitado prismático, escalenoédrico ou romboédrico distinto ultrafino pode ser vantajoso.

Petição 870190082380, de 23/08/2019, pág. 14/111 / 24 [35] As cargas e/ou pigmentos podem ser fornecidos na forma de um pó, embora estes sejam preferivelmente adicionados na forma de uma suspensão, tais como uma suspensão aquosa. Neste caso, o teor de sólidos da suspensão não é crítico contanto que este seja um líquido bombeável.

[36] Em uma forma de realização preferida, as partículas de carga e/ou pigmento têm um tamanho de partícula médio de 0,5 a 15 pm, preferivelmente 0,7 a 10 pm, mais preferivelmente 1 a 5 pm e mais preferivelmente 1,1 a 2 pm, por exemplo 1,5 pm ou 3,2 pm.

[37] De maneira especialmente preferível, as partículas de carga e/ou pigmento têm um tamanho de partícula médio de 0,01 a 15 pm, preferivelmente 0,1 a 10 pm, mais preferivelmente 0,3 a 5 pm e mais preferivelmente 0,5 a 4 pm.

[38] Para a determinação do tamanho de partícula médio ponderado d50, para partículas tendo um d50 maior do que 0,5 pm, um dispositivo Sedigraph 5100 da companhia Micromeritics, USA foi usado. A medição foi realizada em uma solução aquosa de 0,1 % em peso Na4P2Ü7. As amostras foram dispersadas usando-se um agitador de alta velocidade e ultrassom. Para a determinação do tamanho de partícula médio volumétrico para partículas tendo um d50 < 500 nm, a Malvern Zetasizer Nano ZS da companhia Malvern, UK foi usado. A medição foi realizada em uma solução aquosa de 0,1 % em peso Na4P2Ü7. As amostras foram dispersadas usando-se um agitador de alta velocidade e ultrassom.

[39] Os cargas e/ou pigmentos podem ser associados com agentes dispersantes tais como aqueles selecionados do grupo que compreende homopolímeros ou copolímeros de ácidos carboxílicos e/ou seus sais ou derivados tais como ésteres com base em, por exemplo, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido maléfico, ácido fumárico, ácido itacônico, por exemplo acril amida ou ésteres acrílicos tais como metacrilato de metila ou misturas dos mesmos; polifosfatos de alquila, ácidos fosfônico, cítrico e tartárico e os

Petição 870190082380, de 23/08/2019, pág. 15/111 / 24 sais ou ésteres dos mesmos ou misturas dos mesmos.

[40] A combinação de fibras e pelo menos uma carga e/ou pigmento pode ser realizada pela adição da carga e/ou pigmento às fibras em uma ou diversas etapas. Também, as fibras podem ser adicionadas à carga e/ou pigmento em uma ou diversas etapas. A carga e/ou pigmento bem como as fibras podem ser adicionados inteiramente ou em porções antes ou durante a etapa de fibrilação. Entretanto, a adição antes da fibrilação é preferida.

[41] Durante o processo de fibrilação, o tamanho das cargas e/ou pigmentos bem como o tamanho das fibras pode mudar.

[42] Preferivelmente, a razão em peso de fibras para as cargas e/ou pigmentos em uma base de peso seco é de 1:33 a 10:1, mais preferivelmente 1:10 a 7:1, ainda mais preferivelmente 1:5 a 5:1, tipicamente 1:3 a 3:1, especialmente 1:2 a 2:1 e mais preferivelmente 1:1.5 a 1.5:1, por exemplo 1:1.

[43] A dosagem de carga e/ou pigmento pode ser crítica. Se houver muito da carga e/ou pigmento, isto pode influenciar a formação do gel. Desta maneira, se nenhuma formação de gel for observada na combinação específica, pode ser necessário reduzir a quantidade de carga e/ou pigmento.

[44] Além disso, em uma forma de realização, a combinação é armazenada por 2 a 12 horas, preferivelmente 3 a 10 horas, mais preferivelmente 4 a 8 horas, por exemplo 6 horas, antes da fibrilação, quando este resulta idealmente na dilatação das fibras que facilitam a fibrilação.

[45] A dilatação da fibra pode ser facilitada pela armazenagem em pH aumentado, bem como pela adição de solventes de celulose semelhantes, por exemplo cobre(II)etilenodiamina, ferro-sódio-tartarato ou lítiocloro/dimetilacetamina, ou por qualquer outro método conhecido na técnica.

[46] A fibrilação é realizada por meio de quaisquer dispositivos úteis. Preferivelmente o dispositivo é um homogeneizador. Este também pode ser um triturador de fricção ultra fina como descrito no US 6.214.163 ou US 6.183.596.

Petição 870190082380, de 23/08/2019, pág. 16/111 / 24 [47] São adequados para o uso na presente invenção quaisquer homogeneizadores comercialmente disponíveis, especialmente, homogeneizadores de pressão alta, em que as suspensões são comprimidas sob pressão alta através de uma abertura restrita, que pode compreender uma válvula e são descarregados a partir da abertura restrita em pressão alta contra uma superfície de impacto dura diretamente na frente da abertura restrita, desta maneira reduzindo o tamanho de partícula. A pressão pode ser gerada por uma bomba tal como uma bomba de pistão, a superfície de impacto pode compreender um anel de impacto que se estende em torno da válvula de abertura anular. O exemplo para homogeneizadores que podem ser usados na presente invenção Ariete NS2006L da GEA Niro Soavi. Entretanto, inter alia, também os homogeneizadores tais como da APV Gaulin Series, HST HL Series ou da Alfa Laval SHL Series podem ser usados.

[48] Além disso, os dispositivos, tais como trituradores de fricção ultrafinos, por exemplo, um Super Mass Colloider, podem ser vantajosamente usados na presente invenção.

[49] O presente processo de fabricação é especialmente vantajoso com respeito à sua eficácia. Como mencionado acima, as suspensões ou géis de polpa conhecidos têm a desvantagem de ter uma viscosidade relativamente alta no processo de fibrilação, levando frequentemente a um consumo de energia alto, que é indesejável de um ponto de vista econômico bem como ecológico.

[50] Em geral, a minimização da viscosidade no processo permite dois benefícios:

(i) o gel pode ser formado mais eficientemente, mas, entretanto, a viscosidade aumentará (em uma linha de nível inferior) quando o gel é formado progressivamente, (ii) um gel ainda mais benéfico pode ser formado nos processos críticos de viscosidade pelo funcionamento com a invenção até a

Petição 870190082380, de 23/08/2019, pág. 17/111 / 24 viscosidade aumentar novamente próximo do funcionamento trabalhável máximo no processo, significando que o progresso para o gel sempre fino chegou àquele que previamente poderia ser atingido.

[51 ] Desta maneira, a energia total a ser aplicada para atingir uma certa viscosidade é significantemente mais alta para géis contendo o mesmo tipo e quantidade de polpa como os géis nano-fibrilares de celulose de acordo com a presente invenção, mas não contém carga e/ou pigmento. O mesmo aplica-se a géis ou suspensões do mesmo tipo e quantidade de polpa, mas em que a carga e/ou pigmento foi adicionado após a fibrilação.

[52] Consequentemente, a eficiência do gel nano-fibrilar de celulose com respeito ao consumo de energia total a fim de atingir uma certa viscosidade de Brookfield é mais alta do que a eficiência de um gel nanofibrilar de celulose correspondente ou suspensão foi fibrilada na ausência de cargas e/ou pigmentos ou um gel correspondente ou suspensão não contendo carga e/ou pigmento.

[53] Desta maneira, é um aspecto adicional da invenção fornecer um processo para intensificar a eficiência de produção de géis nano-fibrilares de celulose pela preparação dos géis nano-fibrilares por um processo como descrito acima.

[54] Um outro aspecto da presente invenção é o gel nano-fibrilar de celulose obtido pelos processos de acordo com a invenção, cuja eficiência com respeito ao consumo de energia total a fim de atingir uma certa viscosidade de Brookfield preferivelmente é maior do que a eficiência de um gel nano-fibrilar de celulose correspondente que foi fibrilado na ausência de cargas e/ou pigmentos ou um gel correspondente não contendo carga e/ou pigmento.

[55] Devido às suas propriedades de força mecânica os géis nanofibrilares de celulose podem ser vantajosamente usados em aplicações, tais como em compósitos de material, plásticos, tinta, borracha, concreto,

Petição 870190082380, de 23/08/2019, pág. 18/111 / 24 cerâmicas, adesivos, alimentos ou em aplicações de cura de ferimento.

[56] As figuras descritas abaixo e os exemplos e os experimentos, servem para ilustrar a presente invenção e não devem restringi-la de maneira alguma.

Descrição das figuras:

[57] A Figura 1 mostra uma viscosidade de progressão de Brookfield durante a homogeneização das misturas de polpa com e sem carbonato de cálcio.

[58] A Figura 2 mostra uma viscosidade de Brookfield de misturas de polpa com e sem carbonato de cálcio, adicionado antes ou após homogeneização.

[59] A Figura 3 mostra uma dependência da viscosidade das misturas de polpa com e sem carbonato de cálcio adicionado antes ou após homogeneização na taxa de cisalhamento.

[60] As Figuras 4a e b mostram as imagens SEM de apenas as fibras (Fig. 4a), fibras e 100 % em peso de carbonato de cálcio com base no peso das fibras presentes antes da homogeneização (Fig. 4b).

[61] As Figuras 5a e b mostram as imagens SEM de apenas as fibras (Fig. 5a), fibras e 100 % em peso de carbonato de cálcio com base no peso das fibras presentes após 2 horas de homogeneização (Fig. 5b).

[62] As Figuras 6a a c mostram as imagens SEM de apenas fibras (Fig. 6a), fibras e 100 % em peso de carbonato de cálcio com base no peso das fibras presentes após 10 horas de homogeneização (Fig. 6b).

[63] A Figura 7 mostra a eficiência da formação em gel das misturas com e sem cargas de carbonato de cálcio.

[64] A Figura 8 mostra a eficiência da formação em gel das misturas contendo o carbonato de cálcio da dimensão de nanômetro e talco como cargas.

Exemplos

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A) Caracterização reológica [65] Para exemplificação da presente invenção, a polpa altamente refinada (polpa de eucalipto padrão com 20° SR refinado a 80 a 83° SR usando um refinador de polpa usando nas plantas de papel) e uma mistura desta polpa com uma quantidade definida de carbonato (100 % em peso com base nas fibras de peso seco presentes, seco em seco (d/d), foi fibrilado usando um homogeneizador. A polpa (referência) e a mistura foram homogeneizados por 10 horas em torno de 1.000 bar pressão e medições de viscosidade e imagens SEM foram tiradas nos intervalos de tempos definidos.

[66] A viscosidade (a 50° C) da referência de 560 mPa«s após 10 horas de homogeneização deve ser diminuída a 435 mPa«s pela cohomogeneização com 100 % em peso carbonato de cálcio (Omyacarb 1 AV) com base nas fibras de peso seco presentes.

[67] A fim de checar se a adição de carbonato de cálcio sozinha leva a uma diminuição da viscosidade da polpa homogeneizada ou a cohomogeneização é necessária, uma amostra já da polpa homogeneizada foi misturada com carbonato de cálcio (100 % em peso de carbonato de cálcio com base nas fibras de peso seco presentes, d/d), que é referida como mistura.

[68] A viscosidade da mistura (865 mPa«s) foi maior do que a viscosidade da mistura co-homogeneizada (435 mPa«s) e ainda maior do que uma viscosidade da referência homogeneizada (560 mPa«s) sem carbonato de cálcio presente.

[69] As pastas de carbonato com o mesmo conteúdo sólido mas sem a polpa homogeneizada, de outra maneira, não mostram uma viscosidade maior do que as amostras contendo fibras.

2. Material [70] Carbonato: Omyacarb 1 AV (GCC, conteúdo sólido 100 % em peso com base no peso das fibras presentes, tamanho de partícula de peso médio d₅₀ = 1,7 pm medido por Sedigraph 5100) disponível de Omya

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AG [71] Polpa: polpa de eucalipto padrão (20 °SR) fibrilada a 80-83 °SR usando um refinador usado nas plantas de papel. O grau SchopperRiegler (°SR) foi medido de acordo com Zellcheming Merkblatt V/7/61 e padronizado em ISO 5267/1.

3. Apresentação experimental

3.1 Preparação de amostra [72] Para um homogeneizador de ensaio de termo longo 1.000 g (conteúdo sólido de cerca de 3 % em peso) da polpa como recebido foi misturado com 1.250 g de água de torneira usando um agitador (disco de dissolução operando a velocidade de rotação de 4.000 rpm) resultando em um conteúdo sólido de cerca de 1,3 % em peso. Se necessário, a quantidade correspondente de carbonato de cálcio (Omyacarb 1 AV) foi adicionado enquanto a agitação adicional (cf. Tabela 1). De acordo com as quantidade desta pasta foram tiradas para realizar os experimentos de viscosidade e micrográficos SEM como descritos abaixo. O restante da pasta foi transferida no reservatório do homogeneizador. As amostras que foram usadas para as medições da viscosidade foram recicladas no processo após a realização das medições.

Tabela 1

Amostra N°.	Carbonato de cálcio	Quantidade [% em peso, d/d]	Conteúdo de sólidos de partida [% em peso]	Conteúdo de sólidos finais [% em peso]	Tempo total no homogeneizador [h]
1	Omyacarb 1AV	0	1,3	1,7	10
2	Omyacarb 1AV	100	2,6	2,4	10

3.2. Homogeneizador [73] Um homogeneizador (GEA Niro Soavi; tipo NS 2006 L) foi usado pelos experimentos de fibrilação. O reservatório foi agitado com um agitador de hélice dupla externa para evitar a sedimentação da pasta e para manter uma boa conversão.

Petição 870190082380, de 23/08/2019, pág. 21/111 / 24 [74] A máquina foi iniciada com nenhuma pressão aplicada (os pistões em ambos os estágios de homogeneização foram completamente puxada) e a velocidade de bombeamento mais baixa. Para o ajuste da pressão de cerca de 1 000 bar apenas o pistão do primeiro estágio foi empurrado. O período de reação foi iniciado quando uma pressão de 1.000 bar foi atingida, em que as flutuações da pressão por ± 200 bar foram observadas. Sub ou super-pressão consistente foi compensada pela mudança da posição do pistão.

[75] A pasta foi mantida em circulação. As amostras foram tiradas após a câmara de homogeneização (antes da entrada do reservatório novamente) para garantir pelo menos uma passagem de fibras através da câmara de homogeneização.

4. Métodos

4.1 Medições de viscosidade

4.1.1 Viscosidade de Brookfield [76] As medições da viscosidade foram realizadas em um viscômetro Brookfield DV-1I+. A velocidade do motor foi apresentada a 100 rpm e a viscosidade foi lida após 10, 60 e 600 segundos. As amostras foram medidas em temperatura ambiente ou a 50° C. As amostras foram aquecidas em um banho ultrassônico termicamente controlado.

4.1.2 Medições de reologia [77] As medições reológicas foram realizadas usando um PaarPhysika MCR 300 com o sistema de medição CC28.7. As amostras foram medidas a 20° C.

4.2 SEM [78] Os micrográficos de elétron de varredura (SEM) foram obtidos pela adição de 0,5 g de amostras a 200 cm³ de água destilada que foi então filtrada através de uma carga de nitrocelulose de poro 0,8 pm. O filtro com a amostra de sobreposição foi secado em um secador a vácuo. As preparações obtidas no filtro de membrana nesta maneira foram salpicados com 50 nm de

Petição 870190082380, de 23/08/2019, pág. 22/111 / 24 outro e avaliadas no SEM em várias ampliações.

5. Resultados

5.1 Medições da viscosidade [79] A partir da figura 1 a evolução da viscosidade (Brookfield) durante a homogeneização pode ser tirada. A viscosidade foi lida após 600 segundos. As amostras foram medidas a cerca de 35° C (no qual foi a temperatura das amostras diretamente tiradas após a câmara de homogeneização). A amostra 1 é apenas a polpa e portanto usada como o material de referência para o carbonato de cálcio contendo a amostra 2. como já mencionado, a viscosidade aumenta durante a fibrilação. Como pode ser visto, a amostra 2 contendo 100 % em peso carbonato de cálcio (com base nas fibras de peso seco presentes; d/d) sempre tem uma viscosidade inferior do que a referência, mas também aumenta com o aumento do período de homogeneização.

[80] Para verificar se a presença de carbonato de cálcio é necessária durante a homogeneização para a diminuição da viscosidade, também uma mistura da amostra homogeneizada (10 h) 1 e 100 % em peso carbonato de cálcio (com base nas fibras de peso seco presentes; d/d) adicionada após a homogeneização ser produzida e investigada. A viscosidade foi lida após 10, 60 e 600 segundos. As amostras foram aquecidas em um banho ultrassônico termicamente controlado e medidos a 50° C.

[81] A Figura 2 mostra uma viscosidade de polpa homogeneizada pura (amostra 1) e co-homogeneizada de polpa com 100 % em peso de carbonato de cálcio (com base nas fibras de peso seco presentes; d/d) (amostra 2) e misturas de polpa homogeneizada e 100 % em peso carbonato de cálcio (com base nas fibras de peso seco presentes; d/d) adicionado após homogeneização (mistura). Neste respeito, 10s, 60s e 600s refere-se aos valores da viscosidade de Brookfield tirados após 10, 60 e 600 segundos após o ligar do motor.

Petição 870190082380, de 23/08/2019, pág. 23/111 / 24 [82] Como pode ser visto, a mistura co-homogeneizada tem uma viscosidade inferior do que a referência, considerando a mistura tem uma viscosidade maior do que a mistura co-homogeneizada correspondente (amostra 2) e a referência (amostra 1).

[83] Em comparação com as viscosidades finais (a 10 horas no tempo de homogeneização) na Figura 1 e na Figura 2, valores altamente diferentes podem ser vistos. Esta diferença é acreditada a dependência da temperatura da viscosidade das misturas de polpa.

5.2 Medições de reologia [84] Como pode ver na Figura 3, todas as amostras mostram um comportamento de afinamento do cisalhamento. A Tabela 2 mostra as viscosidades de referência e 100 % em peso de carbonato da mistura cohomogenizada de cálcio e 100 % em peso da mistura a 18.000 s^-1. Similares aos dados das medições Brookfield (Figura 2), 100 % em peso de carbonato co-homogenizado tem a viscosidade inferior (8 mPa«s) e 100 % em peso da mistura de carbonato da viscosidade maior (17 mPa«s).

Tabela 2:

Amostra	Viscosidade [mPa*s] a 18.000 s-¹
Amostra 1(Ref)	14
Amostra 2 (co-homogeneizada com 100 % em peso de carbonato)	8
Amostra 3 (mistura com 100 % em peso de carbonato)	17

[85] Além disso, pode ser claramente tirado a partir da figura 3 que existe uma histerese no caso da amostra 2, representando o caso das fibras cohomogeneizadas com 100 % em peso de carbonato de cálcio.

[86] Nas taxas de cisalhamento inferiores, uma viscosidade diminui progressivamente como o cisalhamento é aumentado até uma taxa de cisalhamento de cerca de 18.000 s^-1. Na diminuição subsequentemente lenta as taxas de cisalhamento, viscosidades inferiores podem ser observadas do que nas taxas de cisalhamento correspondentes na etapa de aumento prévio, em

Petição 870190082380, de 23/08/2019, pág. 24/111 / 24 que a viscosidade sempre permanecem inferiores do que as viscosidades na etapa prévia e inferior do que a viscosidade da mistura e uma polpa apenas da amostra 1 sob as condições de cisalhamento similares.

[87] Este comportamento não apenas mostra uma viscosidade inferior, que pode ser atingida de acordo com a invenção, mas também é uma indicação clara da formação de um gel.

5.3 SEM [88] Em comparação a Figura 4a (referindo-se a amostra 1) e Figura 4b (referindo-se a amostra 2) antes da homogeneização, respectivamente, com as figuras 5a e 5b após 2 horas de homogeneização, respectivamente e Figuras 6a e 6b após 10 horas de homogeneização, respectivamente, pode ser visto que as fibras da polpa tornam-se mais finas com o aumento do tempo de homogeneização e, sem desejar ser ligado a esta teoria, parece que após certas proporções das fibrilas serem atingidas estas enrolam-se em torno das partículas de carbonato e formam um grupo de camadas na parte superior das partículas de carbonato.

B) Eficiência da formação em gel [89] A eficiência no contexto da presente invenção é definida como uma viscosidade de Brookfield (viscosidade Brookfield maior significando gel mais estável que significa o maior grau de fibrilação) atingido pelo consumo de energia específico:

1. Processamento [90] Todos os Exemplos (amostras 4 a 9) foram processadas com um triturador por fricção ultra-fina (Supermasscolloider de Masuko Sangyo Co. Ltd, Japan (Model MKCA 6-2) com pedras de carbeto de silício montadas tendo uma classe de grãos de 46 (tamanho do grão 297 a 420 μ m). A fenda entre as pedras foi ajustada a -50 um (ponto 0 dinâmico, como descrito no manual liberado pelo fornecedor). A velocidade da rotação do triturador foi apresentada a 2500 rpm para as passagens 1-5, a 2000 rpm para as passagens 6 e 7, a 1500 rpm para as

Petição 870190082380, de 23/08/2019, pág. 25/111 / 24 passagens 8 e 9, a 1000 rpm para as passagens 10 e 11, a 750 rpm para as passagens 12 e 13 e a 500 rpm para as passagens 14 e 15.

2. Medição de energia [91] A medição de energia foi realizada pela instalação de um elétrico (ELKO Syteme AG, DIZ D665Di) entre o fornecedor de força principal e o transformador para medir a absorção de energia do sistema Supermasscolloider total (como liberado a partir do fornecedor). O metro elétrico envia um sinal por Wh e um contador digital (Hengstler, tico 731) capaz de ler o consumo de energia por passagem no final de uma passagem com uma precisão de um Wh.

3. Medições de peso [92] O conteúdo sólido foi medido usando uma balança de sólidos halogênios Mettler Toledo HB 43-S. A massa do total final foi medida usando uma balança Mettler PK 36 Delta Range. A massa seca inicial é a soma de todos os pesos secos no começo do experimento (composições detalhadas podem ser observadas nas formulações dos experimentos simples)

4. Determinação da viscosidade de Brookfield [93] A viscosidade de Brookfield foi medida com o viscômetro Brookfield Model DV-II+.

[94] Para ter uma comparabilidade melhor do dado da medição

Brookfield, a viscosidade de Brookfield foi medida em uma linha de diluição para calcular viscosidade de Brookfield em um conteúdo sólido fixo. Adicionalmente foi definido que apenas a razão do conteúdo celulósico seco (originando-se de polpa seca) a água é tirada como parâmetro de referência para a viscosidade de Brookfield. A seguinte fórmula foi usada para calcular o conteúdo sólido celulósico (s.c.c):

s.c.

Pe⁺Pf

S.C,_c - γ “ ς100 - p_f--Petição 870190082380, de 23/08/2019, pág. 26/111 / 24

s.c.c: conteúdo sólido celulósico

s.c.: conteúdo sólido medidos da amostra

Pc: parte do conteúdo celulósico, por definição =1 pi: partes da carga, razão em peso a parte do conteúdo celulósico [95] A viscosidade de Brookfield padronizada BV2% foi determinada pelo seguinte método:

1. O conteúdo sólido e a viscosidade de Brookfield (100 rpm, medindo após 30 s) do produto original são medidos;

2. Três diluições dos produtos originais dão produzidos pela adição de acordo com as quantidades de água de torneira de que o conteúdo dos sólidos (peso em pelo menos 10 g) e as viscosidades de Brookfield (100 rpm, medindo após 30 s) são medidos;

3. Um diagrama de dispersão xy (x: conteúdo sólido, y: viscosidade de Brookfield) é feito e os pontos são ajustados com uma curva power law (y = ax^b);

4. Uso dos parâmetros a e b para calcular a viscosidade de Brookfield nos conteúdos sólidos celulósicos padronizados xs de 2 % em peso.

[96] Para corrigir a influência intrínseca de Omyacarb 1 AV (amostras 5-7) em uma viscosidade de Brookfield de géis, um gel comparativo não contendo carga (amostra 4) foi misturado com as quantidades de acordo com Omyacarb 1 AV (para ter as razões similares como nas amostras 5-7). O BV2% destas misturas foi determinado de acordo com o procedimento mencionado acima e correções da porcentagem com referência ao gel não contendo carga foram calculados. As correções da porcentagem são: por 0,1 p (parte em peso; d/d; cf. amostra 5) carga: <0,1 % (omitido), 3p (partes em peso; d/d; cf. amostra 6) carga: -14,5 %, 10 p (parte em peso; d/d; cf. amostra 7) carga: -37,5 %.

[97] De acordo com as correções para as amostras 8 e 9 não serem

Petição 870190082380, de 23/08/2019, pág. 27/111 / 24 realizadas, tal que os valores de eficiência descritos abaixo serão super estimados na faixa de cerca de 15 a 20 %)

5. Cálculo de consumo de energia específico [98] O consumo de energia específico por passagem En, é calculado como seguem:

E_n: energia específica de passagem n [MWh / dmt]

E_n: energia medida de passagem n [Wh] m_n: massa seca de passagem n [g] m1: massa seca inicial [g] m 1 _5: massa seca final [g] n: número de passagem σ: conteúdo sólido de massa final [% em peso]

M: massa total final [g]

6. Cálculo da Eficiência [99] A eficiência (□) no contexto da presente invenção é definida como uma viscosidade de Brookfield (viscosidade Brookfield maior significa um gel mais estável que significa maior grau de fibrilação) atingido pelo consumo de energia específica:

E_H5 ε: eficiência mPas 'MWhTdmt

BV2%: viscosidade de Brookfield a 2 % em peso de sólidos [mPas]

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E1-15: energia específica total de um exemplo [MWh/dmt]

7. Material [100] Omyacarb 1 AV: Disponível de Omya AG; pó de carbonato de cálcio fino, fabricado de mármore branco de alta pureza; O tamanho de partícula de peso médio d5D é 1,7 pm medido por Sedigraph 5100.

[101] Nano GCC: Carbonato de cálcio triturado natural (mármore de Vermont); pasta dispersada (conteúdo sólido 50 % em peso); O volume do tamanho da partícula média dso é 246 nm medido por Malvern Zetasizer Nano ZS.

[102] Finntalc F40: Finntalc F40 disponível de Mondo Minerals; carga de talco para papel e papelão.

[103] Polpa de eucalipto: Esteira seca, brilho: 88,77 %, 17 °SR [104] Polpa de pinheiro: Esteira seca, brilho: 88,19 %, 20 °SR 8.

8. Preparação de amostra

Amostra 4 (comparativo):

[105] 180 g de Polpa de eucalipto seca e 5.820 g de água de torneira foram misturados usando um Agitador Pendraulik a 2000 rpm com um disco de dissolução montado (d = 70 mm) por pelo menos 10 minutos. Esta mistura foi processada com o Supermasscolloider como descrito acima de acordo com o parágrafo. Este exemplo foi realizado três vezes para mostrar sua reprodutibilidade.

Amostra 5:

[106] 180 g de Polpa de eucalipto seca, 5820 g de água de torneira e 18 g de Omyacarb 1 AV (10:1 polpa para a carga, seco/seco) foram misturados usando um Agitador Pendraulik a 2000 rpm com um disco de dissolução montado (d = 70 mm) por pelo menos 10 minutos. Esta mistura foi processada com o Supermasscolloider como descrito acima de acordo com o parágrafo. Este exemplo foi realizado três vezes para mostrar sua reprodutibilidade.

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Amostra 6:

[107] 180 g de Polpa de eucalipto seca, 5820 g de água de torneira e 540 g de Omyacarb 1 AV (1:3 polpa para a carga, seco/seco) foram misturados usando um Agitador Pendraulik a 2000 rpm com um disco de dissolução montado (d = 70 mm) por pelo menos 10 minutos. Esta mistura foi processada com o Supermasscolloider como descrito acima de acordo com o parágrafo. Este experimento foi realizado duas vezes para mostrar sua reprodutibilidade.

Amostra 7:

[108] 180 g de Polpa de eucalipto seca, 5820 g de água de torneira e 1800 g de Omyacarb 1 AV (1:10 polpa para a carga, seco/seco) foram misturados usando um Agitador Pendraulik a 2000 rpm com um disco de dissolução montado (d = 70 mm) por pelo menos 10 minutos. Esta mistura foi processada com o Supeunasscolloider como descrito acima de acordo com o parágrafo.

Amostra 8:

[109] 180 g de Polpa de pinheiro seca, 5820 g de água de torneira e 180 g de Finntalc F40 (1:1 polpa para a carga, seco/seco) foram misturados usando um Agitador Pendraulik a 2000 rpm com um disco de dissolução montado (d = 70 mm) por pelo menos 10 minutos. Esta mistura foi processada com o Supermasscolloider como descrito acima de acordo com o parágrafo.

Amostra 9:

[110] 180 g de Polpa de eucalipto seca, 5820 g de água de torneira e 360 g de Nano GCC (1:1 polpa para a carga, seco/seco) foram misturados usando um Agitador Pendraulik a 2000 rpm com um disco de dissolução montado (d = 70 mm) por pelo menos 10 minutos. Esta mistura foi processada com o Supermasscolloider como descrito acima de acordo com o parágrafo.

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9. Resultados

Amostras 4 - 7:

[111] Quando comparando as amostras 4 - 7 é óbvio que a eficiência aumenta para os géis que foram produzidos na presença de mais cargas, denominados até 250 %. O ganho de eficiência é mais do que 15 % comparado a um gel que foi formado na ausência da carga.

Amostras 8 e 9:

[112] As amostras 8 e 9 não sofrem de correção de viscosidade de Brookfield devido ao aumento de viscosidade de Brookfield intrínseca da adição da carga (ver seção determinação da viscosidade de Brookfield).

[113] Entretanto, como pode ser tirado a partir da figura 8, a eficiência é cerca de 75 % maior do que uma da amostra comparativa 4 e ainda 40 % maior se uma correção menor a 20 % do valor de eficiência medido é assumido.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Processo para a produção de géis nano-fibrilares de celulose, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de:

(a) fornecer fibras de celulose;

(b) fornecer pelo menos uma carga e/ou pigmento;

(c) combinar as fibras de celulose e a pelo menos uma carga e/ou pigmento;

(d) fibrilar as fibras de celulose em um meio aquoso na presença da pelo menos uma carga e/ou pigmento até um gel nanofibrilar de celulose ser formado, em que a formação do gel é verificada por meio do monitoramento da viscosidade da mistura em dependência da taxa de cisalhamento, em que a diminuição da viscosidade da mistura após o aumento por etapas da taxa de cisalhamento é maior do que o aumento de viscosidade correspondente após diminuição por etapas subsequente da taxa de cisalhamento em pelo menos parte da faixa da taxa de cisalhamento conforme o cisalhamento se aproxima de zero.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a viscosidade de Brookfield do gel nano-fibrilar de celulose resultante é menor do que a viscosidade de Brookfield de uma suspensão nano-fibrilar de celulose correspondente que foi fibrilada na ausência de cargas e/ou pigmentos.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as fibras de celulose são as tais contidas nas polpas selecionadas do grupo que compreende de polpa de eucalipto, polpa de abeto vermelho, polpa de pinheiro, polpa de faia, polpa de cânhamo, polpa de algodão e misturas dos mesmos.
4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as fibras de celulose são fornecidas na forma de uma suspensão, tendo um teor de sólidos de 0,2 a 35

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2 / 5 % em peso.
5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as fibras de celulose são fornecidas na forma de uma suspensão, tendo um teor de sólidos de 0,25 a 10 % em peso.
6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as fibras de celulose são fornecidas na forma de uma suspensão, tendo um teor de sólidos de 1 a 4 % em peso.
7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a carga e/ou pigmento é selecionado do grupo que compreende carbonato de cálcio precipitado, carbonato de cálcio triturado natural, dolomita; talco; bentonita; argila; magnesita; branco acetinado; sepiolita, huntita, diatomita; silicatos e misturas dos mesmos.
8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a carga e/ou pigmento é selecionado do grupo de carbonato de cálcio precipitado, carbonato de cálcio triturado natural, e mistura dos mesmos.
9. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a carga e/ou pigmento é selecionado do grupo de carbonato de cálcio precipitado tendo estrutura cristalida de vaterpitica, calcítica ou aragonítica.
10. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que a carga e/ou pigmento é selecionado do grupo de mármore, calcário, giz, e mistura dos mesmos.
11. Processo de acordo com a reivindicação 7 ou 9, caracterizado pelo fato de que o carbonato de cálcio precipitado é carbonato

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3 / 5 de cálcio precipitado prismático, escalenoédrico ou romboédrico distinto ultrafino.
12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as partículas de carga e/ou pigmento têm um tamanho de partícula médio de 0,01 a 15 pm.
13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as partículas de carga e/ou pigmento têm um tamanho de partícula médio de 0,1 a 10 pm.
14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as partículas de carga e/ou pigmento têm um tamanho de partícula médio de 0,3 a 5 pm.
15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que as partículas de carga e/ou pigmento têm um tamanho de partícula médio de 0,5 a 4 pm.
16. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a carga e/ou pigmento está associado com agentes dispersantes selecionados do grupo que compreende homopolímeros ou copolímeros de ácidos carboxílicos e/ou seus sais ou derivados tais como ésteres com base em, por exemplo, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido maléico, ácido fumárico, ácido itacônico, por exemplo acril amida ou ésteres acrílicos tais como metacrilato de metila ou misturas dos mesmos; polifosfatos de alquila, ácidos fosfônico, cítrico e tartárico e os sais ou ésteres dos mesmos ou misturas dos mesmos.
17. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a combinação de fibras e de pelo menos uma carga e/ou pigmento é realizado pela adição da carga e/ou pigmento às fibras ou as fibras à carga e/ou pigmento em uma ou diversas etapas.
18. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações

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4 / 5 precedentes, caracterizado pelo fato de que a carga e/ou pigmento e/ou as fibras são adicionadas inteiramente ou em porções antes ou durante a etapa de fibrilação (d).
19. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a carga e/ou pigmento e/ou as fibras são adicionadas inteiramente ou em porções antes da etapa de fibrilação (d).
20. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a razão em peso de fibras para a carga e/ou pigmento em uma base de peso seco é de 1:33 a 10:1.
21. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a razão em peso de fibras para a carga e/ou pigmento em uma base de peso seco é de 1:10 a 7:1.
22. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a razão em peso de fibras para a carga e/ou pigmento em uma base de peso seco é de 1:5 a 5:1.
23. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a razão em peso de fibras para a carga e/ou pigmento em uma base de peso seco é de 1:3 a 3:1.
24. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a razão em peso de fibras para a carga e/ou pigmento em uma base de peso seco é de 1:2 a 2:1.
25. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a razão em peso de fibras para a carga e/ou pigmento em uma base de peso seco é de 1:1.
26. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que a fibrilação é realizada por meio de um homogeneizador ou um triturador de fricção ultrafino.
27. Processo para intensificar a eficiência de produção de géis

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5 / 5 nano-fibrilares de celulose, caracterizado pelo fato de que os géis nanofibrilares são preparados por um processo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 26.
28. Gel nano-fibrilar de celulose, caracterizado pelo fato de que é obtido pelo processo como definido em qualquer uma das reivindicações de 1 a 26 ou 27.
29. Gel nano-fibrilar de celulose de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que a eficiência do gel nanofibrilar de celulose com relação ao consumo de energia total a fim de atingir uma certa viscosidade de Brookfield é maior do que a eficiência de um gel nano-fibrilar de celulose correspondente foi fibrilada na ausência de cargas e/ou pigmentos ou um gel correspondente não contendo carga e/ou pigmento.
30. Uso de um gel nano-fibrilar de celulose como definido em qualquer uma das reivindicações 28 ou 29 caracterizado pelo fato de ser em aplicações, tais como em compósitos de material, plásticos, tintas, borracha, concreto, cerâmicas, adesivos, alimentos ou em aplicações de cura de ferimento.