ES2600303T3 - Procedimiento de tratamiento de pigmentos, cargas o minerales, que contienen un carbonato natural y procedimiento de fabricación de una suspensión acuosa a partir de estos pigmentos, cargas o minerales tratados - Google Patents

Procedimiento de tratamiento de pigmentos, cargas o minerales, que contienen un carbonato natural y procedimiento de fabricación de una suspensión acuosa a partir de estos pigmentos, cargas o minerales tratados Download PDF

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ES2600303T3 ES99959625.7T ES99959625T ES2600303T3 ES 2600303 T3 ES2600303 T3 ES 2600303T3 ES 99959625 T ES99959625 T ES 99959625T ES 2600303 T3 ES2600303 T3 ES 2600303T3
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Abstract

Procedimiento de tratamiento de pigmentos, cargas o minerales, en suspensión acuosa, que contienen un carbonato natural que permite la reducción del peso del papel a superficie constante, caracterizado porque - dicho pigmento se trata con una combinación de uno o más donantes de iones H3O+ de medianamente fuertes a fuertes y CO2 gaseoso, y por que - está constituido por las 3 etapas siguientes: a) El tratamiento con el donante o donantes de iones H3O+ de medianamente fuertes a fuertes, - dichos donantes de iones H3O+ medianamente fuertes se seleccionan entre los ácidos que tienen un pKa comprendido entre 0 y 2,5 inclusive, a 22 °C, y - dichos donantes de iones H3O+ fuertes se seleccionan entre los ácidos que tienen un pKa inferior o igual a cero a 22 °C, b) El tratamiento con CO2 gaseoso, ya sea este tratamiento parte integrante de la etapa a), ya se efectúe paralelamente a la etapa a) o ya se efectúe tras la etapa a) - por que la concentración de CO2 gaseoso en la suspensión es, en volumen, tal que la relación (volumen de la suspensión : volumen de CO2 gaseoso) está comprendida entre 1 : 0,05 y 1 : 20 con dicha relación comprendida entre 1 : 1 y 1 : 20 en la etapa a) y entre 1 : 0,05 y 1 : 1 en la etapa b). c) El aumento del pH, medido a 20 °C, por encima de 7,5, en un intervalo de tiempo después del final de las etapas a) y b) comprendido entre 1 hora y 10 horas, preferentemente entre 1 hora y 5 horas sin la adición de una base, o inmediatamente después del final de las etapas a) y b) con la adición de una base, siendo la etapa c) la última etapa del procedimiento.

Description

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DESCRIPCION
Procedimiento de tratamiento de pigmentos, cargas o minerales, que contienen un carbonato natural y procedimiento de fabricacion de una suspension acuosa a partir de estos pigmentos, cargas o minerales tratados.
La presente invencion se refiere al campo tecnico de las cargas minerales, concretamente para aplicaciones en la industria del papel, y su mejora mediante tratamientos apropiados a fin de mejorar ya sea el procedimiento de fabricacion de la hoja de papel o ya sea las propiedades de la misma.
Tales cargas son bien conocidas por el experto en la materia y se pueden citar, por ejemplo, el carbonato de calcio natural, el carbonato de calcio sintetico o "precipitado" ("PCC") y diversas cargas como la dolomita, las cargas mixtas a base de carbonatos de diversos metales tal como, en particular, el calcio asociado al magnesio, y analogos, diversas cargas como el talco o analogos, y las mezclas de estas cargas entre si, como por ejemplo, las mezclas talco-carbonato de calcio, carbonato de calcio-caolln o, incluso, las mezclas carbonato de calcio natural con hidroxido de aluminio, mica o, incluso, con fibras sinteticas o naturales.
Asimismo, es innecesario detallar el procedimiento de fabricacion de una hoja de papel, carton o analogo. El experto en la materia sabe que se forma una pasta ("pulpa") que comprende esencialmente fibras (fibras celulosicas de origen natural - como las maderas resinosas o caducifolias - o sinteticas o mezclas), una carga tal como la que se define mas adelante en el presente documento, y una proporcion adecuada de agua.
Se forma generalmente una pasta espesa o "thick stock" que se diluye con agua para dar una pasta diluida o "thin stock". Esta pasta se somete a diversas adiciones de aditivos, como diversos pollmeros, a fin de mejorar las condiciones de floculacion y, por tanto, de formacion de la hoja, de retencion de la carga, y de drenaje del agua bajo la tela. El medio acuoso, que contiene una fraccion de la carga inicial, que se drena al vaclo bajo la tela se denomina "aguas blancas". La hoja se somete a continuation a diversos tratamientos, entre los cuales una operation importante que se denomina estucado. Durante esta operacion de estucado, se sabe que existen perdidas de bano de estucado y de papel estucado. Este papel estucado se recicla como una carga de masa y se denomina "recortes del estucado".
La invencion se refiere mas particularmente al tratamiento, mediante una combination de uno o mas donantes de iones H3O+ de medianamente fuertes a fuertes y un medio gaseoso activo, de pigmentos, cargas o minerales, en suspension acuosa, que contienen un carbonato natural tal como el carbonato de calcio natural, o cualquier pigmento que contenga carbonato de calcio natural combinado con otros minerales. En efecto, es logico que el carbonato de calcio natural pueda ser mezclado con minerales inertes con respecto a donantes de iones H3O+ de medianamente fuertes a fuertes bien conocidos en la industria del papel.
Las aplicaciones de la invencion son en particular en la industria del papel, con la obtencion en particular de propiedades iguales o mejores de la hoja y, especialmente, de opacidad y de blancura, aunque tambien una reduction de su peso para un espesor dado. Esta reduction del peso del papel para un espesor constante de la hoja con conservation o mejora de las propiedades de la hoja se denominara propiedad de volumen ("bulk") en lo sucesivo en la presente solicitud.
Una aplicacion particular e interesante de la invencion se refiere, a tltulo naturalmente no limitante, a la mejora de las propiedades cuando se usa una impresion digital tal como una impresion por chorro de tinta sobre papel no estucado sino cargado con el pigmento tratado de acuerdo con la invencion o tambien sobre papel tratado en su superficie o tambien estucado usando los pigmentos de acuerdo con la invencion.
En este campo particular de la impresion por chorro de tinta, aunque no limitante, la invencion se refiere a la preparation de composiciones cuya carga presenta simultaneamente una caracterlstica de granulometrla elevada, mas gruesa y una superficie especlfica elevada.
Otra aplicacion particular de la invencion es el campo de las pinturas.
Asl, el fin principal de la invencion es reducir el peso del papel para una dimension dada manteniendo identicas o, incluso, mejorando las propiedades de dicho papel.
La reduccion del peso del papel para un espesor dado es muy interesante por razones de transporte y especialmente de coste de gastos postales, asl como por razones medioambientales, en particular el ahorro de materiales naturales y de recursos energeticos.
Asl, la patente WO 92/06038, cuyo fin es mejorar la opacidad y la blancura del papel que contiene el agente de volumen ("bulk") en la hoja, o bien estucado con un bano que contiene tal agente, propone una solution que no permite un ahorro de energla.
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Las propiedades de opacidad y de mejor blancura se obtienen mediante un proceso muy complejo que se produce durante la formacion de la hoja de papel. Como se sabe, la hoja se forma sobre la tela mediante floculacion o aglomeracion o entrelazamiento de diversos constituyentes de la pasta y, particularmente, al nivel de las fibras o sus fibrillas. Esta "aglomeracion" es favorecida por el drenaje del agua que se aspira bajo la tela. Algunos de estos fenomenos flsico-qulmicos pueden aparecer ya, particularmente, a nivel de la caja de admision ("headbox"), o al menos ciertas transformaciones o interacciones pueden aparecer ya, que favorecen determinadas propiedades sobre la tela y mas alla.
Sin desear quedar ligado a teorla alguna, el solicitante considera que la carga, segun el tratamiento al que se haya sometido o no, va a interactuar de forma diferente con las fibrillas y las fibras. La invencion se basa en un tratamiento particular que, en este contexto, conduce a una propiedad de volumen ("bulk"), es decir, una buena interaccion con la red de fibras. Como se indica tambien en el documento WO92/06038, el volumen ("bulk") se traduce en una mejor dispersion de la luz por la hoja.
No obstante, el problema es complicado por el hecho de que una solucion para obtener volumen ("bulk"), que es aumentar el volumen de los poros internos del papel (WO96/32449, pagina 2, llneas 15 y siguientes), retarda el drenaje del agua y retarda, por tanto, el proceso de fabricacion del papel, mientras que la tendencia es hacia maquinas cada vez mas rapidas.
La invencion tambien mejora enormemente la propiedad final de abrasividad del pigmento durante la fabricacion del papel, es decir, permite disminuir la abrasion del tamiz metalico o polimerico usado y la abrasividad del pigmento durante el estucado del papel, es decir, permite disminuir la abrasion de la cuchilla usada. La patente WO 96/32449 subraya la importancia de esta propiedad, indicando que el pigmento TiO2 es un buen agente de volumen ("bulk"), pero es demasiado abrasivo, pagina 1, llnea 35 y siguientes (y, ademas, caro).
Por ultimo, la presente invencion proporciona igualmente la posibilidad de mantener la rigidez de un papel de peso reducido de papel en aplicaciones especlficas como la fabricacion de sobres.
Como se ha indicado anteriormente, y como se confirma con detalle en las patentes WO96/32448 y WO 96/32449, se conocen dos tipos principales de carbonato de calcio, uno natural y otro sintetico.
El carbonato de calcio sintetico o "PCC" se obtiene de modo conocido mediante la reaccion de cal viva o calcinada (apagada) con CO2; se obtiene as! un carbonato de calcio sintetico que, segun las condiciones de la reaccion, se presenta en diversas formas tales como agujas u otras formas cristalinas. Existen numerosas patentes que tratan de la slntesis del PCC.
Como referencia puramente documental, la patente US 5.364.610 describe un procedimiento de fabricacion de carbonato de calcio para obtener un PCC con formas escalenoedricas. Este describe como tecnica anterior procedimientos de obtencion mediante carbonatacion con CO2. Se indica que el PCC confiere al papel mejores propiedades, particularmente de blancura. Los presentes autores pueden citar tambien la patente US 5.075.093.
Tambien es bien conocido que el PCC puede proporcionar volumen ("bulk") que incluye las interacciones que debilitan la red de fibras. La patente WO93/06038 citada anteriormente describe ademas un procedimiento de carbonatacion de la cal para obtener un PCC que posee propiedades de volumen ("bulk").
Por el contrario, el carbonato natural no confiere esta propiedad, cuando serla evidentemente muy interesante obtenerla sin que la industria se vea obligada a usar un carbonato sintetico.
Existe, por tanto, una importante necesidad dirigida a la obtencion, a partir de carbonatos naturales, de propiedades de volumen (bulk") o interacciones favorables para las propiedades de superficie. Asimismo, ha sido totalmente sorprendente, ya que el PCC ejerce una interaccion desfavorable sobre la fuerza de la red de fibras, que el nuevo pigmento de acuerdo con la invencion no solo confiere las mismas propiedades que el PCC sino que conserva tambien las propiedades ventajosas del carbonato de calcio natural.
De modo sorprendente, se ha desarrollado un pigmento con propiedades sinergicas ideales.
Ya hablan sido propuestos diversos tratamientos por la industria en cuestion.
La patente WO 96/32448 describe un procedimiento de tratamiento de la dispersion de carbonato de calcio (designada mediante el termino "suspension" en la industria en cuestion), con una baja concentracion de carbonato (de un 1 a un 30 % de materia solida) mediante el poliDlMDAC (homopollmero de dimetildialil amonio) que es un agente de agregacion cationico de bajo peso molecular, de 10000 a 500000, para obtener volumen ("bulk"). Esta patente utiliza tanto el PCC como el carbonato natural molido, conocido mediante el termino G(N)CC (o "ground natural calcium carbonate") o, incluso, mezclas de los mismos. Este procedimiento es fundamentalmente una floculacion, una agregacion de partlculas pequenas sobre las mas gruesas, y la propiedad de interaccion con las fibras se obtiene principalmente mediante la granulometrla unicamente gruesa de las partlculas. Las propiedades
flsicas del papel, por tanto, se ven negativamente afectadas cuando disminuye su peso.
La patente WO 96/32449 describe practicamente las mismas ensenanzas. El fin es obtener la agregacion selectiva de partlculas finas y ultrafinas, mediante un agente de agregacion que presenta una carga electrica opuesta a la carga electrica global de la carga.
5 La patente US 4.367.207, citada en la patente WO 92/06038, describe un procedimiento de tratamiento de CaCO3 con CO2 en presencia de un electrolito de tipo organopolifosfonato anionico, si bien su fin es unicamente obtener una suspension de carbonato finamente dividido.
La patente EP 0 406 662 describe un procedimiento de fabricacion de carbonato sintetico de acuerdo con el cual se efectua una premezcla de CaCO3 de tipo aragonita con la cal, y despues se anade a esta suspension un "derivado 10 del acido fosforico" tal como el acido fosforico o sales del mismo, o diversos fosfatos, vease la pagina 4, llneas 17 y siguientes, y, por ultimo, se introduce el CO2 para efectuar la carbonatacion convencional. El fin de esta patente es obtener especlficamente un PCC con un tamano de partlcula grande y una forma cristalina particular (acicular), cuya produccion industrial no se conocla. Esta patente cita como tecnica anterior otras patentes relativas al procedimiento de fabricacion de PCC mediante carbonatacion, como mejoras que consisten en la introduccion de CO2 en etapas 15 sucesivas o la adicion antes de la reaccion de centros de nucleacion correspondientes a la forma cristalina buscada. El acido fosforico se usa en esta patente EP 0 406 662 con el fin de formar, pagina 4, llneas 46 y siguientes, especlficamente la forma aragonita mediante un compuesto no identificado del tipo " acido fosforico calcio" que sirve de nuevos centros de nucleacion para la forma cristalina buscada (llnea 52, llnea 55).
Las aplicaciones del carbonato obtenido se indican en la pagina 5, llneas 2 y siguientes. Entre otras propiedades de 20 aislamiento y similares, el carbonato es util en la industria del papel para permitir la incorporacion de cantidades superiores de materia mineral en el papel, lo que produce papeles de interior incombustibles. No se menciona ninguna propiedad tal como la opacidad del papel, su brillo o el volumen ("bulk") en esta patente, luego este no es claramente su objeto. El unico ejemplo de aplicacion se refiere ademas a una composicion de carbonato / resina.
Se conocen tambien procedimientos para conferir propiedades particulares al carbonato.
25 Se pueden citar, entre otros, la obtencion de propiedades de resistencia a los acidos, que son utiles cuando el carbonato se usa como carga en un proceso de fabricacion de papel por via acida, que es una de las vlas convencionales de la industria del papel. Asl, la patente US 5.043.0l7 describe la estabilizacion del carbonato de calcio y, en particular, del PCC (columna 1, llnea 27), por accion de un agente quelante del calcio, como el hexametafosfato de calcio, y de una base conjugada que puede ser una sal de metal alcalino de un acido debil 30 (fosforico, cltrico, borico, acetico...). Este documento se remite a la tecnica anterior en la que el hexametafosfato de sodio se usa como dispersante, o de acuerdo con el cual se usa una sal de acido debil tras la carbonatacion "primaria", en la produccion de PCC o, por el contrario en la primera etapa de la produccion. Este documento cita igualmente la patente US 4.219.590 que describe un procedimiento para mejorar el carbonato de calcio seco mediante un tratamiento con un "gas acido, anhidro, totalmente seco". De hecho, en este documento se trata de 35 mejorar el tratamiento de superficie ya conocido, que se efectuaba mediante un acido graso, o una resina acida, y similares (columna 1, llnea 17). Este documento trata el carbonato con los vapores de ebullicion del acido fosforico, clorhldrico, nltrico, caprico, acrllico, o de cloruros o fluoruros de aluminio, o de acido fumarico, etc. El fin es dividir las partlculas de carbonato en partlculas finas (columna 2, llneas 65 y siguientes). El documento preconiza el uso de HF, SO2, o anhldrido fosforico, y el unico ejemplo esta dirigido al empleo de HF o de tetracloruro de titanio (este 40 ultimo mejorando la opacidad del papel, vease la columna 3, llneas 12 y siguientes).
Se conoce tambien la patente US 5.230.734 que usa CO2 para producir un carbonato de Ca-Mg.
La patente WO 97/08247 describe una formulacion de carbonato igualmente para papel obtenido mediante una via con acidos debiles. El carbonato se trata con una mezcla de base debil y acido debil, entre los cuales estan el acido fosforico, uno de los dos agentes que deben derivarse de un acido organico.
45 La patente WO 97/14847 describe igualmente un carbonato resistente a los acidos, para el papel, y que se trata con una mezcla de dos acidos debiles para "inactivar" la superficie del carbonato.
La patente WO 98/20079 describe tambien un procedimiento para convertir un carbonato resistente a los acidos, en particular un PCC, mediante la adicion de silicato de calcio y de un acido debil o de un alumbre. Este documento cita como tecnica anterior la patente US 5.164.006 que usa un tratamiento con CO2 a fin de obtener propiedades de 50 resistencia al medio acido. Sin embargo, la adicion de productos como el cloruro de Zn es, por tanto, necesaria aunque no cumplan las normas ambientales. Ademas, el pigmento de acuerdo con la invencion no es resistente a los acidos y su reactividad inesperadamente positiva, permite obtener una buena interaccion con las fibras.
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La industria en cuestion ha buscado, desde hace decadas, mejorar las propiedades del carbonato natural y/o producir carbonatos sinteticos PCC que presenten propiedades especificas. Entre estas investigaciones figuran ciertos intentos relativos al volumen ("bulk"), pero se observa que no hay ninguna referencia al uso de CO2. Este gas esta reservado para los tratamientos destinados a conferir propiedades antiacido, sin ninguna relacion con el volumen ("bulk"), o la produccion del PCC mediante carbonatacion. Tambien se han asociado el acido fosforico y el CO2, pero solamente para mejorar la produccion del PCC.
De hecho, teniendo en cuenta las mejores propiedades conferidas por el PCC, la industria ha tratado sobre todo de producir carbonatos sinteticos que presenten propiedades cada vez mas mejoradas. Un merito de la invencion es haber intentado trabajar tomando como base los carbonatos naturales.
Se han desarrollado suspensiones acuosas de uno o mas pigmentos, cargas o minerales que contienen opcionalmente un agente polimerico dispersante como estabilizante de reologia de la suspension, permitiendo dichos pigmentos la reduccion del peso del papel a superficie constante.
Estas suspensiones acuosas se caracterizan por que:
a) contienen un carbonato natural y el producto o productos de reaccion de dicho carbonato con CO2 gaseoso y el producto o productos de reaccion de dicho carbonato con uno o varios donantes de iones H3O+ de medianamente fuertes a fuertes, y
b) tienen un pH superior a 7,5, medido a 20 °C.
Se caracterizan tambien por que el pigmento, la carga o el mineral tiene una superficie especifica BET, medida de acuerdo con la norma ISO 9277, comprendida entre 5 m2/g y 200 m2/g, preferentemente entre 20 m2/g y 80 m2/g y, mas preferentemente, entre 30 m2/g y 60 m2/g.
De modo particular, las suspensiones acuosas se caracterizan por que el pigmento, la carga o el mineral presenta las caracteristicas siguientes:
- un diametro medio de grano, medido mediante el metodo de sedimentacion en un aparato Sedigraph 5100® comprendido entre 50 y 0,1 micrometros.
- y una superficie especifica BET, medida de acuerdo con la norma ISO 9277, comprendida entre 15 y 200 m2/g.
De modo aun mas particular, se caracterizan por que el pigmento, la carga o el mineral presenta las caracteristicas siguientes:
- un diametro medio de grano, medido mediante el metodo de sedimentacion en un aparato Sedigraph 5100® comprendido entre 25 y 0,5 micrometres y, aun mas particularmente, entre 7 y 0,7 micrometres.
- y una superficie especifica BET, medida de acuerdo con la norma ISO 9277, comprendida entre 20 y 80 m2/g y, aun mas particularmente, entre 30 y 60 m2/g.
Los pigmentos o cargas en estado seco tales como un carbonato de calcio natural o cualquier pigmento que contenga carbonato de calcio natural, se obtienen mediante secado de tales suspensiones acuosas, realizandose este secado mediante el uso de dispositivos de secado bien conocidos por el experto en la materia.
La invencion se refiere tambien al tratamiento de pigmentos o cargas, en suspension acuosa, tales como un carbonato de calcio natural, o cualquier pigmento que contenga carbonato de calcio natural, o mezclas de los mismos, comprendidos con otras cargas y pigmentos que no contienen iones carbonato; a las composiciones que los contienen y a sus aplicaciones en la industria del papel, especialmente para obtener una buena propiedad de volumen (“bulk”); y a los papeles asi cargados o estucados.
Mas concretamente, una suspension acuosa de pigmentos, cargas o minerales puede contener un agente polimerico dispersante como estabilizante de reologia de la suspension y que comprende un carbonato natural, tal como, por ejemplo, un carbonato de calcio natural o la dolomita, tratado en combination con uno o mas donantes de iones H3O+ de medianamente fuertes a fuertes, y CO2 gaseoso.
Se puede citar, a modo de ejemplo, los diferentes carbonatos naturales obtenidos a partir de tiza, concretamente tiza de Champagne, calcita o marmol, y mezclas de los mismos con talco, caolin y/o dolomita, y/o hidroxidos de aluminio, y/u oxido de titanio, oxido de magnesio, y oxidos e hidroxidos similares conocidos en la industria en cuestion.
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En la presente solicitud, estas diferentes cargas y mezclas de cargas o cargas mixtas se reagruparan por comodidad bajo el termino general "cargas" salvo que sea necesaria la mencion mas precisa de una carga o de una categorla de cargas.
El acido usado sera cualquier acido de medianamente fuerte a fuerte, o cualquier mezcla de tales acidos, que genere iones H3O+ en las condiciones del tratamiento.
De acuerdo con una realizacion igualmente preferente, el acido fuerte se selecciona entre los acidos que tienen un pKa inferior o igual a cero a 22 °C y, mas en particular, se selecciona entre el acido sulfurico, el acido clorhldrico y mezclas de los mismos.
De acuerdo con una realizacion igualmente preferente, el acido medianamente fuerte se selecciona entre los acidos que tienen un pKa comprendido entre 0 y 2,5 inclusive, a 22 °C y, mas en particular, se selecciona entre H2SO3, HSO4", H3PO4, acido oxalico o mezclas de los mismos. Se pueden citar en particular, como ejemplo, el pKal del H3PO4 igual a 2,161 (Rompp Chemie, Edition Thieme).
De acuerdo con una realizacion igualmente preferente, el acido o los acidos medianamente fuertes se pueden mezclar con el acido o los acidos medianamente fuertes.
De acuerdo con la invencion, la cantidad en moles de donantes de iones H3O+ medianamente fuertes a fuertes con respecto al numero de moles de CaCO3 esta comprendida en total entre 0,1 y 2, preferentemente entre 0,25 y 1.
De acuerdo con la invencion, el procedimiento de tratamiento de los pigmentos, cargas o minerales, en suspension acuosa, que contienen un carbonato natural, se caracteriza por que dicho pigmento se trata con una combinacion de uno o mas donantes de iones H3O+ de medianamente fuertes a fuertes y CO2 gaseoso.
De modo preferente, este procedimiento de acuerdo con la invencion de tratamiento de pigmentos, cargas o minerales, en suspension acuosa, que contienen un carbonato natural que permite la reduccion del peso del papel a superficie constante, se caracteriza por que esta constituido por las 3 etapas siguientes:
a) El tratamiento con el donante o los donantes de iones H3O+ de medianamente fuertes a fuertes
b) El tratamiento con CO2 gaseoso, ya sea este tratamiento parte integrante de la etapa a), ya se efectue paralelamente a la etapa a) o ya se efectue tras la etapa a)
c) El aumento del pH, medido a 20 °C, por encima de 7,5, en un intervalo de tiempo despues del final de las etapas a) y b) comprendido entre 1 hora y 10 horas, preferentemente entre 1 hora y 5 horas sin la adicion de una base, o inmediatamente despues del final de las etapas a) y b) con la adicion de una base, siendo la etapa c) la ultima etapa del procedimiento.
De modo aun mas preferente, el CO2 gaseoso procede de una alimentacion de CO2, o bien de una recirculacion de CO2, o bien de la adicion en continuo del mismo donante de iones H3O+ de medianamente fuerte a fuerte que el que se ha usado en la etapa a) del tratamiento o, incluso, de otro donante de iones H3O+ de medianamente fuerte a fuerte o, incluso, de una sobrepresion de CO2 y, preferentemente, de una sobrepresion comprendida entre 0,05 x 105 Pa y 5 x 105 Pa. Con respecto a esto, cabe senalar que el tanque de tratamiento, lleno de cargas que tienen un peso especlfico del orden de 1 a 2, puede alcanzar una altura de, por ejemplo, 20 metros y, de este modo, crear la sobrepresion de CO2 que puede llegar a varios miles de pascales y, particularmente, hasta 5 x 105 Pa cerca del fondo del tanque o en un tanque cerrado.
De acuerdo con una realizacion preferente, las etapas a) y b) se pueden repetir varias veces.
Asimismo, de acuerdo con una realizacion preferente, el pH, medido a 20 °C, esta comprendido entre 3 y 7,5 durante las etapas a) y b) del tratamiento, y la temperatura del tratamiento esta comprendida entre 5 °C y 90 °C y, preferentemente, entre 45 °C y 60 °C.
De acuerdo con una realizacion preferente, entre una hora y diez horas y, mas particularmente, entre una hora y cinco horas despues del final del tratamiento, el pH es superior a 7,5 a temperatura ambiente, y esto sin la adicion de una base cualquiera. Si se anade una base cualquiera, el pH aumenta entonces inmediatamente. Ademas, cabe senalar que tras varios dlas no se observa ninguna resistencia a los acidos.
El procedimiento de tratamiento de los pigmentos, cargas o minerales, en suspension acuosa, que contienen un carbonato natural que permite la reduccion del peso del papel a superficie constante de acuerdo con la invencion, se caracteriza por que la concentracion de CO2 gaseoso en la suspension es, en volumen, tal que la relacion (volumen de la suspension : volumen de CO2 gaseoso) esta comprendida entre 1 : 0,05 y 1 : 20 con dicha relacion comprendida entre 1 : 1 y 1 : 20 en la etapa a) y entre 1 : 0,05 y 1 : 1 en la etapa b).
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De modo totalmente preferente, la concentration de CO2 gaseoso en la suspension es, en volumen, tal que la relation (volumen de la suspension : volumen de CO2 gaseoso) esta comprendida entre 1 : 0,05 y 1 : 5 con dicha relation comprendida entre 1 : 0,5 y 1 : 10 en la etapa a) y entre 1 : 0,05 y 1 : 1 en la etapa b).
El CO2 gaseoso se puede dosificar en forma llquida o anhidra.
De modo igualmente preferente, la duration de la etapa b) del tratamiento es de 0 horas a 10 horas y, preferentemente, de 2 horas a 6 horas.
El procedimiento de tratamiento, de acuerdo con la invention, se pone en practica en fase acuosa (suspension) a concentraciones bajas de materia seca, de medianamente fuertes o fuertes, aunque tambien se puede poner en practica para mezclas de suspensiones constituidas por estas diferentes concentraciones. Preferentemente, el contenido de materia seca esta comprendido entre un 1 % y un 80 % en peso.
Sin desear quedar ligado a teorla alguna, el solicitante cree que el CO2 gaseoso desempena, entre otros, el papel de regulador del pH y regulador de la adsorcion / desorcion.
La suspension acuosa de carga se puede incorporar en el proceso de fabrication de la hoja de papel, carton o analogo al nivel de la preparation de la pasta espesa, o de la pasta diluida, o a estos dos niveles en funcion del proceso de fabricacion del papel. La carga se introduce, de hecho, en una o varias veces de acuerdo con las recomendaciones habituales de los fabricantes de papel.
La carga tratada de acuerdo con la invencion presenta tambien un gran interes tras la formation de la hoja, y se puede incorporar particularmente la carga de acuerdo con la invencion en las aguas blancas recicladas, o en los "recortes del estucado" tambien reciclados.
De modo alternativo, se puede aplicar tambien el tratamiento de acuerdo con la invencion a las aguas blancas o a los "recortes del estucado" reciclados; en cuyo caso se trata el medio reciclado segun las etapas del procedimiento de acuerdo con la invencion, tal como se ha indicado anteriormente.
La invencion se aplica a la fabricacion de papel obtenido a base de fibras de celulosa de origen maderero, como a base de maderas resinosas o maderas caducifolias.
La invencion se aplica tambien al papel obtenido a partir de fibras que no proceden de la madera sino, por el contrario, de fibras sinteticas.
La invencion se refiere tambien a los procedimientos de fabricacion del papel, carton o analogos as! modificados a fin de integrar el procedimiento de acuerdo con la invencion.
Los ejemplos siguientes ilustran la invencion sin limitar, no obstante, su alcance.
Se han efectuado una serie de ensayos para suspensiones con bajo contenido de materia solida, es decir, del orden de un 30 % como maximo, y otra serie de ensayos para suspensiones con alto contenido de materia solida, es decir, hasta aproximadamente un 80 %.
Los contenidos elevados son de gran interes en la industria en cuestion, si bien presentan problemas particulares de viscosidad. Por tanto, con frecuencia es necesario, si bien de manera facultativa, anadir un dispersante que puede presentar inconvenientes en el proceso (interferencia del dispersante debido a reacciones de competition en terminos de fenomenos de adsorcion sobre la superficie del carbonato o de otros tipos de cargas).
Ejemplo 1:
Este ejemplo ilustra la invencion y se refiere al tratamiento de suspensiones con bajo contenido de materia seca.
Para tal fin, en todos los ensayos del ejemplo 1 relativos a las suspensiones acuosas con bajo contenido de materia seca, se prepara el CaCO3 o la mezcla de minerales que contienen carbonato de calcio, en forma de una suspension ("slurry") cuyo contenido de materia solida o seca varla entre un 5 % y un 30 % en peso, o en forma de una torta de filtration, o en forma de un polvo seco, en un reactor apropiado y, en caso de que sea necesario, se diluye hasta el contenido deseado de materia solida usando agua desmineralizada o agua de grifo.
Para el ensayo relativo a la suspension acuosa con un contenido medio de materia seca, se prepara el CaCO3 en forma de una suspension ("slurry") cuyo contenido de materia solida o seca varla es del orden de un 45 % en peso.
Para todos los ensayos, se utiliza un reactor de vidrio de 1 litro o 10 litros o un deposito de plastico de 100 litros o un tanque de 40 m3 provisto de un agitador de tipo rotor/estator as! como un agitador de alta velocidad que lleva un disco rotatorio con un diametro de 50 mm para los reactores de 1 litro y 10 litros o de 200 mm para el deposito de plastico de 100 litros o de 1500 mm para el tanque de 40 m3.
5 Para determinados ensayos cuyos detalles se daran en los ejemplos que siguen, se usa un mezclador de lecho fluidizado de 6 litros o de 600 litros de tipo Lodige.
Tras un mezclado homogeneo, se ajusta la suspension o "slurry" a la temperatura correspondiente del ensayo.
A continuation se anade un donante de iones H3O+ de medianamente fuerte a fuerte, preferentemente seleccionado entre H2SO3, HSO4", H3PO4, acido oxalico o mezclas de los mismos, en forma de una solution con una
10 concentration comprendida entre un 1 % y un 85 % en peso, durante un periodo de tiempo especlfico. Las
desviaciones se describen a continuacion.
Se anade o se introduce el CO2 por el fondo del recipiente o mediante una lanza sumergida desde arriba hacia el fondo del recipiente, durante el periodo de tiempo que se indica mas adelante.
El control es un papel fabricado en paralelo del mismo modo, con la misma cantidad de carga no tratada a 75 g/m2 y 15 con el mismo lote de celulosa.
Ensayo n.° 1
Se diluyen 5 kg, calculados sobre la base del pigmento seco, de carbonato de calcio natural de tipo marmol noruego, con una granulometrla tal que el 75 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 pm, medida con un dispositivo Sedigraph 5100 de la empresa Micromeritics, en forma de torta de filtration, hasta la obtencion de una 20 suspension con una concentracion de materia seca del 10 % en peso, con agua destilada, en el deposito de 100
litros. Seguidamente se trata la suspension as! formada con acido sulfurico en solucion al 10 % en peso
correspondiente a 0,20 moles de H3O+ por mol de CaCO3, a 20 °C y con agitation durante 2 minutos a 500 r.p.m. Al cabo de 15 minutos, se burbujea CO2 con una sobrepresion de 0,05 x 105 Pa a traves de la suspension de carbonato de calcio durante 5 horas, de modo que la relation volumen de la suspension : volumen de CO2 gaseoso sea igual a 25 aproximadamente 1 : 0,15.
Despues de 24 horas de almacenamiento, se forman las hojas de papel que contienen, como carga, la suspension de carbonato de calcio que se va a ensayar.
Para tal fin, se elaboran las paginas de papel a partir de una pulpa o pasta de celulosa de grado SR 23 que contiene una pasta al sulfato de madera y fibras constituidas por un 80 % de abedul y un 20 % de pino. Se diluyen 45 g secos 30 de esta pulpa o pasta en 10 litros de agua en presencia de aproximadamente 15 g secos de la composition de cargas que se va a ensayar para obtener experimentalmente un contenido de carga de un 20 % mas o menos un 0,5 %. Al cabo de 15 minutos de agitacion, y la adicion de un 0,06 % en peso seco con respecto al peso seco del papel, de un agente de retention de tipo poliacrilamida, se forma una hoja con un gramaje igual a 75 g/m2 y cargada hasta (20 ± 0,5 %). El dispositivo usado para formar la hoja es un sistema Rapid-Kothen modelo 20.12 MC de la 35 empresa Haage.
Las hojas as! formadas se secan durante 400 segundos a 92 °C y a un vaclo de 0,94 x 105 Pa. El contenido de carga se controla mediante el analisis de las cenizas.
Se mide el espesor de la hoja as! formada.
El espesor del papel o de la hoja de carton representa la distancia perpendicular entre las dos superficies paralelas.
40 Las muestras se acondicionan durante 48 horas (norma alemana DIN EN 20187).
Esa norma senala que el papel es una sustancia higroscopica y, como tal, presenta la caracterlstica de ser capaz de adaptar su contenido de humedad a fin de hacerlo apropiado con respecto al del aire ambiental. La humedad se absorbe cuando el aire ambiental experimenta un aumento de humedad y, al contrario, se libera cuando el aire ambiental experimenta una disminucion de humedad.
45 Incluso si la humedad relativa se mantiene en un nivel constante, el contenido de humedad del papel no permanece siempre igual si la temperatura no se mantiene constante dentro de ciertos llmites. Cuando se produce un aumento o una disminucion del contenido de humedad, se modifican las propiedades flsicas del papel.
Por esta razon, se han de acondicionar las muestras durante al menos un periodo de 48 horas, hasta que se alcanza el equilibrio. Las muestras se ensayan tambien en condiciones climaticas identicas. El clima de ensayo para el papel 50 se ha establecido de modo que se corresponda con los datos siguientes:
Humedad relativa 50 % (± 3)
Temperatura 23 °C (± 1)
El espesor se determina de acuerdo con la norma alemana DIN EN 20534 usando un micrometro cuya impresion de ensayo ("test print") es de 10 N/cm2. El resultado de ensayo se determina mediante un calculo de la media de 10 5 mediciones. El resultado se expresa en micrometros.
El control es un papel fabricado en paralelo del mismo modo, con la misma cantidad de carga, si bien no tratada, a 75 g/m2 y con el mismo lote de celulosa.
Los resultados son:
a) Para el pigmento
10 5 horas despues del final del tratamiento del carbonato de calcio natural del ensayo, el pH de la suspension es 7,6,
lo que significa ninguna estabilidad frente a los acidos.
b) Para el papel
las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control: 112 pm a 75 g/m2.
15 - Para la muestra de ensayo: 120 pm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 112 pm da 70 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 112 pm, se ganan 5 g/m o un 6,6 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ensayo n.° 2:
En el reactor de 10 litros de vidrio y con agitacion, se tratan 3 kg, calculados sobre la base del pigmento seco, de 20 una torta de filtracion de tipo marmol noruego, con una granulometrla tal que el 75 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 pm, medida con un dispositivo Sedigraph 5100 de la empresa Micromeritics, en forma de una suspension con una concentracion de materia seca del 10 % en peso y a una temperatura de 20 °C, con acido fosforico en solucion al 10 % en peso que corresponde a 0,15 moles de H3O+ por mol de CaCO3. Seguidamente, se burbujea en la suspension CO2 con una sobrepresion de aproximadamente 0,1 x 105 Pa durante 5 25 horas, de modo que la relacion volumen de la suspension : volumen de CO2 gaseoso sea igual a aproximadamente 1 : 0,1. Inmediatamente despues de la produccion, al igual que tras 1 hora, 2 horas, 3 horas, 4 horas y 5 horas, se mide el valor del pH. Se forman hojas a partir de la suspension con bajo contenido de materia seca. Con un 0,53 % en peso, con respecto al peso del pigmento seco, de una gente dispersante de tipo poliacrilato de sodio, con viscosidad especlfica igual a 0,75, es posible elevar la concentracion de materia seca hasta un valor del 47 % en 30 peso.
La viscosidad especlfica de los agentes dispersantes anionicos, en los ejemplos, y que lleva como slmbolo la letra griega "Eta" se determina de la siguiente manera: se prepara una solucion del pollmero, neutralizada al 100 % para la medicion con una solucion de hidroxido sodico (pH 9), mediante disolucion de 50 g, con respecto al peso de pollmero seco, en 1 litro de agua destilada que contiene 60 g de NaCl. A continuacion, con un viscoslmetro capilar 35 que presenta una constante de Baume de 0,000105 en un bano calefactor termoestabilizado a 25 °C, se mide el tiempo que es necesario para que un volumen exactamente definido de la solucion de pollmero alcalina pase a traves del capilar y se compara con el tiempo durante el cual el mismo volumen de la solucion con 60 g de NaCl/litro pasa a traves del capilar.
Es posible definir la viscosidad especlfica "Eta" de la siguiente manera:
_ tiempo de Paso de la solucion de pollmero - tiempo de Paso de la solucion de NaCl tiempo de paso de la solucion de NaCl
Los mejores resultados se obtienen si el diametro del capilar se selecciona de tal modo que el tiempo requerido para la solucion de pollmero menos el tiempo requerido para la solucion que solo contiene NaCl se encuentra entre 90 y 100 segundos.
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Despues de 24 horas de almacenamiento, se forman las hojas de papel, con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1, a 75 g/m2 y se mide el espesor, tambien con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1.
Los resultados son:
a) Para el pigmento:
3 horas despues del final del tratamiento del carbonato de calcio natural del ensayo, el pH de la suspension es 7,5 lo que significa ninguna estabilidad frente a los acidos.
b) Para el papel:
las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control (carga no tratada): 113 pm a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 123 pm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 113 pm da 68,9 g/m2.
En este ensayo se observa que si se reduce el espesor del papel a un valor comun de 113 pm, se ganan 6,1 g/m2 o un 8,8 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Se efectuan tambien mediciones de la opacidad y de la blancura de las hojas previamente formadas.
La opacidad se mide sobre las hojas como el Indice de translucidez del papel mediante un espectrofotometro de tipo Data Color Elrepho 2000 de acuerdo con la norma DIN 53 146.
La blancura del papel se mide de acuerdo con la norma ISO denominada Brillo R 457, sobre el filtro Tappi, usando luz ultravioleta, por medio de un espectrofotometro de tipo Data Color Elrepho 2000. La medicion se efectua sobre una pila de 10 hojas a fin de evitar la influencia de la translucidez.
Los resultados obtenidos mediante el metodo descrito anteriormente son:
- Blancura de la muestra de ensayo de acuerdo con la invencion: 89,6
- Opacidad de la muestra de ensayo de acuerdo con la invencion: 89,4
- Blancura de la muestra de control (no tratada): 88,4
- Opacidad de la muestra de control (no tratada): 86,4
Ensayo n.° 3:
En el reactor de vidrio se tratan 75 g, calculados sobre la base del pigmento seco, de una torta de filtracion de tipo marmol noruego, con una granulometrla tal que el 75 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 pm, medida con un dispositivo Sedigraph 5100 de la empresa Micromeritics, en forma de una suspension con una concentracion de materia seca del 10 % en peso y a una temperatura de 20 °C, con acido fosforico en solucion al 10 % en peso que corresponde a 0,25 moles de H3O+ por mol de CaCO3. Seguidamente, se burbujea CO2 a traves de la suspension a presion atmosferica durante 5 horas, de modo que la relacion volumen de la suspension : volumen de CO2 gaseoso sea igual a aproximadamente 1: 0,05.
Despues de 24 horas de almacenamiento, se forman las hojas de papel, con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1, a 75 g/m2 y se mide el espesor, tambien con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1.
Los resultados son:
a) Para el pigmento:
5 horas despues del final del tratamiento del carbonato de calcio natural del ensayo, el pH de la suspension es 7,7 lo que significa ninguna estabilidad frente a los acidos.
b) Para el papel:
las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control (carga no tratada): 113 pm a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 119 |jm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 113 pm da 71,1 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 113 jm, se ganan 3,9 g/m2 o un 5,2 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ensayo n.° 4:
5 Se trata 1 kg, calculado sobre la base del pigmento seco, de carbonato de calcio de tipo marmol finlandes, con una granulometrla tal que el 63 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 jm, medida con un dispositivo Sedigraph 5100 de la empresa Micromeritics, molido por via humeda a un 75 % de concentracion de materia seca mediante el uso de un 0,55 % en peso de un poliacrilato de sodio, que tiene una viscosidad especlfica de 0,54, diluido a una concentracion de la suspension de materia seca del 45 % en peso y a una temperatura de 20 °C, con 10 acido fosforico en solucion al 10 % en peso que corresponde a 0,15 moles de H3O+ por mol de CaCO3. Seguidamente, se burbujea en la suspension CO2 con una sobrepresion de aproximadamente 0,1 x 105 Pa durante 5 horas, de modo que la relacion volumen de la suspension : volumen de CO2 gaseoso sea igual a aproximadamente 1 : 0,1.
El producto se tamiza y despues de 24 horas de almacenamiento, se forman las hojas, con el mismo metodo que en 15 el ensayo n.° 1, a 75 g/m2. Se mide el espesor, tambien con el mismo metodo que el del ensayo n.° 1, y los resultados se comparan seguidamente con respecto al uso del producto de carbonato de calcio no tratado con una granulometrla tal que el 63 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 jm, medida con un dispositivo Sedigraph 5100 de la empresa Micromeritics.
Los resultados son:
20 a) Para el pigmento:
2 horas despues del final del tratamiento del carbonato de calcio natural del ensayo, el pH de la suspension es 7,6 lo que significa ninguna estabilidad frente a los acidos.
b) Para el papel
las mediciones del espesor son:
25 - Para la muestra de partida, el control (carga no tratada): 113 jm a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 116 jm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 113 jm da 72,9 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 113 jm, se ganan 2,1 g/m2 o un 2,8 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ensayo n.° 5:
30 En el reactor de vidrio se tratan 75 g, calculados sobre la base del pigmento seco, de carbonato de calcio de tipo marmol noruego, con una granulometrla tal que el 75 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 jm, medida con un dispositivo Sedigraph 5100 de la empresa Micromeritics, en forma de una suspension con una concentracion de materia seca del 10 % en peso y a una temperatura de 35 °C, con acido fosforico en solucion al 10 % en peso que corresponde a 0,15 moles de H3O+ por mol de CaCO3. Seguidamente, se burbujea CO2 a traves
35 de la suspension a presion atmosferica durante 5 horas, de modo que la relacion volumen de la suspension :
volumen de CO2 gaseoso sea igual a aproximadamente 1: 0,05.
Despues de 24 horas de almacenamiento, se forman las hojas de papel, con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1, a 75 g/m2 y se mide el espesor, tambien con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1.
Los resultados son:
40 a) Para el pigmento:
- Para la muestra de partida, el control (carga no tratada): 113 pm a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 118 pm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 113 pm da 71,8 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 113 pm, se ganan 3,2 g/m2 o un 5 4,2 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ensayo n.° 6:
En el reactor de vidrio se tratan 75 g, calculados sobre la base del pigmento seco, de carbonato de calcio de tipo marmol noruego, con una granulometrla tal que el 75 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 pm, medida con un dispositivo Sedigraph 5100 de la empresa Micromeritics, en forma de una suspension con una 10 concentracion de materia seca del 10 % en peso y a una temperatura de 45 °C, con acido fosforico en solucion al 10 % en peso que corresponde a 0,30 moles de H3O+ por mol de CaCO3. Seguidamente, se burbujea CO2 en la suspension a presion atmosferica durante 5 horas, de modo que la relacion volumen de la suspension : volumen de CO2 gaseoso sea igual a aproximadamente 1: 0,05.
Despues de 24 horas de almacenamiento, se forman las hojas de papel, con el mismo metodo que en el ensayo n.° 15 1, a 75 g/m2 y se mide el espesor, tambien con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1.
Los resultados son:
a) Para el pigmento:
4 horas despues del final del tratamiento del carbonato de calcio natural del ensayo, el pH de la suspension es 7,9 lo que significa ninguna estabilidad frente a los acidos.
20 b) Para el papel:
las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control (carga no tratada): 113 pm a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 118 pm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 113 pm da 71,8 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 113 pm, se ganan 3,2 g/m2 o un 25 4,2 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ensayo n.° 7:
En el reactor de vidrio se tratan 36 g, calculados sobre la base del pigmento seco, de carbonato de calcio de tipo marmol finlandes, con una granulometrla tal que el 65 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 pm, medida con un dispositivo Sedigraph 5100 de la empresa Micromeritics, al 21,6 % en peso, en forma de una 30 suspension con una concentracion de materia seca del 4,8 % en peso (es decir, mas diluida) y a una temperatura de 35 °C, con acido fosforico en solucion al 5 % en peso que corresponde a 0,32 moles de H3O+ por mol de CaCO3. Seguidamente, se burbujea CO2 en la suspension a presion atmosferica durante 5 horas, de modo que la relacion volumen de la suspension : volumen de CO2 gaseoso sea igual a aproximadamente 1: 0,05.
Despues de 24 horas de almacenamiento, se forman las hojas de papel, con el mismo metodo que en el ensayo n.° 35 1, a 75 g/m2 y se mide el espesor, tambien con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1.
Los resultados son:
a) Para el pigmento:
- Para la muestra de partida, el control (carga no tratada): 113 pm a 75 g/m2
- Para la muestra de ensayo: 121 pm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 113 pm da 70,0 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 113 pm, se ganan 5 g/m2 o un 5 6,6 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ensayo n.° 8:
En el reactor de vidrio se tratan 3750 g, calculados sobre la base del pigmento seco, de carbonato de calcio de tipo marmol finlandes, con una granulometrla tal que el 65 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 pm, medida con un dispositivo Sedigraph 5100 de la empresa Micromeritics, al 75,0 % en peso, en forma de una 10 suspension con una concentracion de materia seca del 20 % en peso y a una temperatura de 60 °C, con acido fosforico en solucion al 5 % en peso que corresponde a 0,5 moles de H3O+ por mol de CaCO3. Seguidamente, se burbujea CO2 en la suspension a presion atmosferica durante 2 horas, de modo que la relacion volumen de la suspension : volumen de CO2 gaseoso sea igual a aproximadamente 1: 0,1.
Despues de 24 horas de almacenamiento, se forman las hojas de papel, con el mismo metodo que en el ensayo n.° 15 1, a 75 g/m2 y se mide el espesor, tambien con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1.
Los resultados son:
a) Para el pigmento:
6 horas despues del final del tratamiento del carbonato de calcio natural del ensayo, el pH de la suspension es 7,8 lo que significa ninguna estabilidad frente a los acidos.
20 b) Para el papel:
las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control (carga no tratada): 113 pm a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 132 pm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 113 pm da 64,2 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 113 pm, se ganan 10,8 g/m2 o 25 un 14,4 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ensayo n.° 9:
En el reactor de vidrio se tratan 36 g, calculados sobre la base del pigmento seco, de carbonato de calcio de tipo marmol finlandes, con una granulometrla tal que el 65 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 pm, medida con un dispositivo Sedigraph 5100 de la empresa Micromeritics, al 21,6 % en peso, en forma de una 30 suspension con una concentracion de materia seca del 4,8 % en peso, pero a una temperatura de 45 °C, con acido fosforico en solucion al 5 % en peso que corresponde a 0,32 moles de H3O+ por mol de CaCO3. Seguidamente, se burbujea CO2 en la suspension a presion atmosferica durante 5 horas, de modo que la relacion volumen de la suspension : volumen de CO2 gaseoso sea igual a aproximadamente 1: 0,05.
Despues de 24 horas de almacenamiento, se forman las hojas de papel, con el mismo metodo que en el ensayo n.° 35 1, a 75 g/m2 y se mide el espesor, tambien con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1.
Los resultados son:
a) Para el pigmento:
- Para la muestra de partida, el control (carga no tratada): 113 pm a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 126 pm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 113 pm da 67,1 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 113 pm, se ganan 7,9 g/m2 o un 5 10,5 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Una medicion de la abrasion da 1,7 mg que se debe comparar con el valor de la abrasion del control que es de 4,5 mg.
Ensayo n.° 10
En el reactor de vidrio se tratan 36 g, calculados sobre la base del pigmento seco, de carbonato de calcio de tipo 10 marmol finlandes, con una granulometrla tal que el 65 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 pm, medida con un dispositivo Sedigraph 5100 de la empresa Micromeritics, al 21,6 % en peso, en forma de una suspension con una concentracion de materia seca del 4,8 % en peso, y a una temperatura, esta vez, de 90 °C, con acido fosforico en solucion al 5 % en peso que corresponde a 0,32 moles de H3O+ por mol de CaCO3. Seguidamente, se burbujea CO2 en la suspension a presion atmosferica durante 5 horas, de modo que la relacion 15 volumen de la suspension : volumen de CO2 gaseoso sea igual a aproximadamente 1: 0,05.
Despues de 24 horas de almacenamiento, se forman las hojas de papel, con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1, a 75 g/m2 y se mide el espesor, tambien con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1.
Los resultados son:
a) Para el pigmento:
20 2 horas despues del final del tratamiento del carbonato de calcio natural del ensayo, el pH de la suspension es 7,5 lo
que significa ninguna estabilidad frente a los acidos.
b) Para el papel:
las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control (carga no tratada): 113 pm a 75 g/m2.
25 - Para la muestra de ensayo: 125 pm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 113 pm da 67,7 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 113 pm, se ganan 7,3 g/m2 o un 9,7 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Una medicion de la abrasion, mediante un aparato Einlehner tipo 2000, da 2,0 mg que se debe comparar con el valor de la abrasion del control que es de 4,5 mg.
30 Los ensayos anteriores demuestran que las ventajas de la invention radican en una disminucion del peso para un espesor de hoja identico, y en una disminucion de la abrasion, as! como una mejor tersura para una mejor blancura, y se obtiene tambien una mejor retention de las cargas.
Ensayo n.° 11
En un reactor de 40 m3 y una altura de 12 m, se tratan 3600 kg, calculados sobre la base del pigmento seco, de 35 carbonato de calcio de tipo marmol de Carrara, con una granulometrla tal que el 65 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 pm, medida con un dispositivo Sedigraph 5100 de la empresa Micromeritics, al 28,6 % en peso, en forma de una suspension con una concentracion de materia seca del 24,8 % en peso, y a una temperatura de 55 °C, con acido fosforico en solucion al 10 % en peso que corresponde a 0,30 moles de H3O+ por mol de CaCO3. En paralelo a la reaction y despues, se burbujea CO2 en la suspension durante 5 horas, mediante 40 reciclado del CO2 interno e inyeccion de CO2 en el fondo del reactor a una sobrepresion de 1,20 x 105 Pa, de modo que la relacion volumen de la suspension : volumen de CO2 gaseoso sea igual a aproximadamente 1: 5.
Despues de 24 horas de almacenamiento, se forman las hojas de papel, con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1, a 75 g/m2 y se mide el espesor, tambien con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1.
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Los resultados son:
a) Para el pigmento:
5 horas despues del final del tratamiento del carbonato de calcio natural del ensayo, el pH de la suspension es 7,7 lo que significa ninguna estabilidad frente a los acidos. La superficie especlfica BET es de 35,5 m2/g.
Esta medida de la superficie especlfica BET se determina segun el metodo BET de la norma ISO 9277, es decir, la medicion se efectua con refrigeracion de nitrogeno llquido y en corriente de nitrogeno sobre la muestra secada hasta peso constante y termoestabilizada a 250 °C durante una hora en atmosfera de nitrogeno. Estas condiciones son las de la norma denominada en particular norma ISO 9277 en las reivindicaciones.
b) Para el papel:
las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control (carga no tratada): 113 pm a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 126 pm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 113 pm da 67,3 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 113 pm, se ganan 7,7 g/m2 o un 10,3 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ensayo 12:
Este ensayo ilustra la invencion y se refiere a un ejemplo de estucado con diferentes gramajes sobre un soporte plastico usando, por un lado, una suspension de estucado de baja concentracion de cargas no tratadas y, por otro lado, una suspension de baja concentracion de cargas tratadas de acuerdo con la invencion.
En un procedimiento de acuerdo con el metodo general del ensayo 11 para tratar la suspension al 17,2 % en seco de carbonato de calcio molido, con un 0,5 % en peso de dispersante de tipo poliacrilato, hasta un reparto granulometrico tal que el 65 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 micrometro, medida con un dispositivo Sedigraph 5100 de la empresa Micromeritics.
El protocolo de ensayo del estucado consiste en efectuar el estucado mediante una estucadora de tipo Erichsen Bechcoater® sobre una hoja de material plastico semimate comercializada por la empresa Muhlebach, Suiza.
Los dos banos de estucado usados tienen una composition que comprende 100 partes de suspension del pigmento que se va a ensayar y 12 partes de latex de base estireno/acrilato comercializado por la empresa BASF con el nombre de ACRONAL S 360 D®.
Para el primero, la suspension del pigmento que se va a ensayar corresponde a una suspension de carbonato de calcio no tratado al 17,2 % en seco de carbonato de calcio molido, con un 0,5 % en peso de dispersante de tipo poliacrilato, hasta un reparto granulometrico tal que el 65 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 micrometro, medida con un dispositivo Sedigraph 5100 de la empresa Micromeritics.
Para el segundo, la suspension del pigmento que se va a ensayar corresponde a una suspension, al 17,2 % en seco, de carbonato de calcio, del mismo carbonato de calcio tratado de acuerdo con el metodo anterior.
Los resultados de las mediciones del espesor de tres ensayos, que se corresponden para el uno con un soporte plastico, para el otro con un soporte estucado con la suspension de carbonato de calcio no tratada previamente citada y, por ultimo, para el ultimo con un soporte estucado con la suspension de carbonato de calcio tratada previamente citada, se recogen en la Tabla y el grafico siguientes:
Soporte no estucado Espesor en micrometres Estucado con CaCO3 no tratado Espesor en micrometres Gramaje del estucado g/m2 Estucado con CaCO3 tratado de acuerdo con la invencion Espesor en micrometres Gramaje del estucado: g/m2
79,59
Cuchilla 3
81,19 4,78 95,19 4,28
Soporte no estucado Espesor en micrometres Estucado con CaCO3 no tratado Espesor en micrometres Gramaje del estucado g/m2 Estucado con CaCO3 tratado de acuerdo con la invencion Espesor en micrometres Gramaje del estucado: g/m2
Cuchilla 4
83,19 8,44 104,1 7,09
Cuchilla 5
85,19 11,09 109,59 8,78
El examen de la tabla anterior muestra que:
- en ausencia de estucado, el espesor del papel es de 79,59,
- con un estucado convencional, el espesor del papel aumenta solo hasta 81,19 para un peso de 4,78 g/m2,
5 con un estucado con la composicion de acuerdo con la invencion, el espesor del papel aumenta muy
considerablemente hasta 95,19 para un peso de 4,28 g/m2.
Se obtiene naturalmente el espesor de estucado mediante la diferencia entre el espesor del papel estucado y el del papel no estucado.
El aumento del espesor del estucado, por tanto, es de 15,6 micrometros entre el estucado con el producto de 10 acuerdo con la invencion y el papel no tratado (95,19 frente a 79,59), el espesor del papel es de 79,5 para un peso
de 4,28 g/m2 frente a solamente 1,6 entre el estucado con una composicion convencional y el papel no tratado (81,19 frente a 79,59) para un espesor de 4,78 g/m2.
El aumento del espesor (expresado por la propiedad denominada volumen o "bulk"), por tanto, usando una composicion de acuerdo con la invencion, es aproximadamente 10 veces superior para aproximadamente el mismo 15 peso.
El mismo tipo de calculo para diferentes pesos permite trazar el grafico siguiente del espesor (micrometros) en funcion del peso (g/m2).
imagen1
La interpretacion del grafico anterior permite observar que en el ensayo del control, es decir, no tratado, la pendiente 20 del espesor de estucado es de 0,5 pm.g-1.m-2, mientras que en el ensayo de la invencion, la pendiente del espesor de estucado es de 3,5 pm.g-1.m-2.
Se observa que se obtiene, por tanto, una cobertura ("coverage") mucho mejor de la hoja, una mecanizabilidad ("calendrability") mucho mejor y un volumen de poros superior, gracias al uso del producto de acuerdo con la invencion.
Ensayo n.° 13:
Este ensayo ilustra la invencion y usa 150 g secos de una torta de filtracion de carbonato de calcio de tipo marmol noruego, con una granulometria tal que el 65 % en peso de las particulas tienen un diametro inferior a 1 pm, determinada mediante la medicion con un dispositivo Sedigraph 5100, que contiene un 0,5 % en peso seco de un 5 poliacrilato de sodio con una viscosidad especifica igual a 0,75, que se diluyen al 20 % con agua. Despues se prepara 1 litro de producto en un reactor de vidrio y se calienta a 70 °C. Se anade gota a gota durante 1 hora una cantidad de acido clorhidrico en forma de una solucion acuosa al 10 % que corresponde a 0,507 moles de H3O+ por mol de CaCO3. A continuacion el producto obtenido se hace reaccionar de nuevo durante 30 minutos mediante reciclado del CO2 interno e inyeccion de CO2 por el fondo del reactor, y despues se almacena en posicion horizontal 10 sobre dos cilindros rotatorios, a un pH de 7,6.
Despues de 24 horas de almacenamiento, se forman las hojas de papel, con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1, a 75 g/m2 y seguidamente se mide el espesor, tambien con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1.
Los resultados son:
a) Para el pigmento:
15 5 horas despues del final del tratamiento del carbonato de calcio natural del ensayo, el pH de la suspension es 7,6,
lo que significa ninguna estabilidad frente a los acidos.
b) Para el papel:
las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control: 114 pm a 75 g/m2.
20 - Para la muestra de ensayo: 120 pm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 114 pm da 71,2 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 114 pm, se ganan 3,8 g/m2 o un 5 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ensayo n.° 14:
Este ensayo ilustra la invencion y usa 150 g secos de una torta de filtracion de carbonato de calcio de tipo marmol 25 noruego, con una granulometria tal que el 65 % en peso de las particulas tienen un diametro inferior a 1 pm, determinada mediante la medicion con un dispositivo Sedigraph 5100, que contiene un 0,5 % en peso seco de un poliacrilato de sodio con una viscosidad especifica igual a 0,75, que se diluyen al 20 % con agua. Despues se prepara 1 litro de producto en un reactor de vidrio y se calienta a 70 °C. Se anade gota a gota durante 1 hora una cantidad de acido oxalico con dos moles de agua cristalizada (2 H2O), en forma de una solucion acuosa al 10 % que 30 corresponde a 0,335 moles de H3O+ por mol de CaCO3. A continuacion el producto se hace reaccionar de nuevo durante 30 minutos mediante reciclado del CO2 interno e inyeccion de CO2 por el fondo del reactor, y se almacena en posicion horizontal sobre dos cilindros rotatorios, a un pH de 7,7.
Despues de 24 horas de almacenamiento, se forman las hojas de papel, con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1, a 75 g/m2 y despues se mide el espesor, tambien con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1.
35 Los resultados son:
a) Para el pigmento:
5 horas despues del final del tratamiento del carbonato de calcio natural del ensayo, el pH de la suspension es 8,0 lo que significa ninguna estabilidad frente a los acidos.
b) Para el papel:
40 las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control: 114 pm a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 121 pm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 114 pm da 70,4 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 114 pm, se ganan 4,6 g/m2 o un
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6,1 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ejemplo 2:
Este ejemplo se refiere al tratamiento de suspensiones con alto contenido de materia seca. Para tal fin, en todos los ensayos del ejemplo 2, se prepara el mineral en forma de una suspension ("slurry") cuyo contenido de materia solida
0 seca puede ser de hasta un 80 % en peso, o en forma de una torta de filtracion, o en forma de un polvo seco, en un reactor apropiado y, en caso de que sea necesario, se diluye hasta el contenido deseado de materia solida con agua desmineralizada o agua de grifo.
Ensayo n.° 15:
Para este ensayo, que ilustra la tecnica anterior, se efectua la preparacion de una composition acuosa mediante la introduction en un mezclador y con agitation de:
- 750 gramos secos de marmol noruego con una granulometrla tal que el 75 % de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 pm, determinada mediante la medicion con un dispositivo Sedigraph 5100,
- 250 gramos secos de un talco procedente de Finlandia con una granulometrla tal que el 45 % de las partlculas tienen un diametro inferior a 2 pm, determinada mediante la medicion con un dispositivo Sedigraph 5100,
- 5 gramos secos de un agente aglutinante acrllico compuesto por un 90 % en peso de acido acrllico y un 10 % en peso de metacrilato de triestirilfenol con 25 moles de oxido de etileno,
- la cantidad de agua necesaria para la formation de la composicion acuosa con un 65 % de concentration de materia seca.
Tras 30 minutos de agitacion y de formacion de la co-estructura entre los granos de marmol y de talco mediante el agente aglutinante, se anaden 5,2 gramos de un poliacrilato parcialmente neutralizado con sosa y con una viscosidad especlfica igual a 0,5 as! como agua y sosa adicional para obtener una suspension acuosa al 59,4 % de concentracion de materia seca.
Se forman las hojas a 75 g/m2, con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1, y se mide el espesor, tambien con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1. El espesor medido es de 116 pm para un peso de 75 g/m2.
Ensayo n.° 16:
Para este ensayo, que ilustra la tecnica anterior, se forman con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1, las hojas de papel con un gramaje igual a 75 g/m2 a partir de una suspension acuosa al 77,5 % de concentracion de materia seca de un marmol noruego con una granulometrla tal que el 63 % de las partlculas tienen un diametro inferior a
1 pm, determinada mediante la medicion con un dispositivo Sedigraph 5100.
El espesor medido es de 115 pm para un peso de 75 g/m2.
La opacidad, determinada segun el mismo metodo que el del ensayo n.° 2 y de acuerdo con la norma DIN 53 146, es de 86,4.
La blancura, determinada segun el mismo metodo que el del ensayo n.° 2 y de acuerdo con la norma ISO Brillo R 457, filtro Tappi, es de 88,4.
Ensayo n.° 17:
Para este ensayo, que ilustra la tecnica anterior, se forman con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1, las hojas de papel con un gramaje igual a 75 g/m2 a partir de una suspension acuosa al 67,2 % de concentracion de materia seca de una torta de filtracion de tipo marmol noruego, con una granulometrla tal que el 75 % de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 pm, determinada mediante la medicion con un dispositivo Sedigraph 5100, que contiene un 0,5 % en peso seco de un poliacrilato de sodio con una viscosidad especlfica igual a 0,75.
El espesor medido es de 114 pm para un peso de 75 g/m2.
Ensayo n.° 18:
Para este ensayo, que ilustra la invention, se preparan 4000 g de la composicion del ensayo n.° 15 que es una mezcla de un 25 % en peso seco de talco y de un 75 % en peso seco de CaCO3 de origen marmol noruego, en
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forma de una suspension con una concentration de materia seca igual al 59,4 % en un mezclador de lecho fluidizado (aparato Lodige), y se anade gota a gota durante 45 minutos una cantidad de acido fosforico, en forma de una solution acuosa al 20 %, que corresponde a 0,15 moles de H3O+ por mol de CaCO3.
Tras el tratamiento, el aparato Lodige continua girando durante una hora. Este aparato de lecho fluidizado que continua girando permite que el aire se intercambie con el dioxido de carbono producido por la reaction, lo que implica la presencia de dioxido de carbono en la atmosfera dentro del aparato.
Seguidamente, el producto obtenido se almacena en position horizontal sobre dos cilindros rotatorios, a un pH de 7,6.
Despues de 24 horas de almacenamiento, se forman las hojas de papel, con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1, a 75 g/m2 y se mide el espesor, tambien con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1.
Los resultados son:
a) Para el pigmento:
5 horas despues del final del tratamiento del carbonato de calcio natural del ensayo, el pH de la suspension es 7,8 lo que significa ninguna estabilidad frente a los acidos.
b) Para el papel:
las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control (ensayo n.° 10): 116 pm a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 118 pm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 116 pm da 73,9 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 116 pm, se ganan 1,1 g/m2 o un
1,5 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ensayo n.° 19:
Para este ensayo, que ilustra la invention, se preparan 3290 g de la composition del ensayo n.° 16 que es un carbonato de calcio de origen marmol noruego, en forma de una suspension con una concentracion de materia seca igual al 75,8 % en un mezclador de lecho fluidizado (aparato Lodige), y se anade gota a gota durante un periodo de 2 horas una cantidad de acido fosforico, en forma de una solucion acuosa al 20 %, que corresponde a 0,5 moles de H3O+ por mol de CaCO3.
Tras el tratamiento, el aparato Lodige continua girando durante una hora. Este aparato de lecho fluidizado que continua girando permite que el aire se intercambie con el dioxido de carbono producido por la reaccion, lo que
implica la presencia de dioxido de carbono en la atmosfera dentro del aparato.
Seguidamente, el producto se almacena en posicion horizontal sobre dos cilindros rotatorios, a un pH de 7,6.
Despues de 24 horas de almacenamiento, se forman las hojas de papel, con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1, a 75 g/m2 y se mide el espesor, tambien con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1.
Los resultados son:
a) Para el pigmento:
7 horas despues del final del tratamiento del carbonato de calcio natural del ensayo, el pH de la suspension es 7,6 lo que significa ninguna estabilidad frente a los acidos.
b) Para el papel:
las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control (ensayo n.° 11): 115 pm a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 130 |jm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 115 pm da 66,5 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 115 jm, se ganan 8,5 g/m2 o un 11,3 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ensayo n.° 20
5 Para este ensayo, que ilustra la invention, se cizalla una mezcla de 1600 g de un carbonato de calcio de tipo marmol noruego, con una granulometrla tal que el 75 % de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 jm, determinada mediante la medicion con un dispositivo Sedigraph 5100, que presenta ciertas propiedades, en el estado no disperso, en forma de una torta de filtration, con 400 g de otro carbonato diferente, obtenido segun el ensayo n.° 18 anterior, con una concentration de materia seca del 52,8 % (vease mas arriba) en un mezclador de lecho fluidizado 10 (aparato Lodige), durante 30 minutos y se dispersa despues, con un 0,5 % en peso seco de un dispersante que es un poliacrilato de sodio con una viscosidad especlfica igual a 0,75, y se ajusta luego la concentracion al 60 %. Seguidamente, el producto se almacena en position horizontal sobre dos cilindros rotatorios, a un pH de 8,5.
Despues de 24 horas de almacenamiento, se forman las hojas de papel, con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1, a 75 g/m2 y luego se mide el espesor, tambien con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1.
15 Los resultados son:
a) Para el pigmento:
5 horas despues del final del tratamiento del carbonato de calcio natural del ensayo, el pH de la suspension es 8,5 lo que significa ninguna estabilidad frente a los acidos.
b) Para el papel
20 las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control (ensayo n.° 17): 114 jm a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 118 jm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 114 jm da 72,2 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 114 jm, se ganan 2,8 g/m2 o un
3,7 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
25 Ensayo n.° 21:
Para este ensayo, que ilustra la invencion, se cizallan 1200 g de un carbonato de calcio de tipo marmol noruego, con una granulometrla tal que el 65 % de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 jm, determinada mediante la medicion con un dispositivo Sedigraph 5100, en el estado no disperso, en forma de una torta de filtracion, con 300 g de otro carbonato, tratado segun el ensayo n.° 18 anterior, con una concentracion de materia seca del 52,8 % en 30 presencia de agua, para obtener una concentracion del 60 %. El cizallamiento se efectua en un mezclador de lecho fluidizado (aparato Lodige), durante 30 minutos, se anaden 500 g de talco de origen finlandes y con una granulometrla tal que el 35 % de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 jm, determinada mediante la medicion con un dispositivo Sedigraph 5100, talco que se ha tratado previamente con un 1,2 % de un aglutinante de tipo copollmero acrllico, y agua, para obtener una concentracion del 60 %. Se cizalla de nuevo durante 30 minutos con 35 inyeccion de CO2 a una velocidad de flujo de 100 ml/min, y despues se dispersa con un 0,5 % en peso seco de poliacrilato de sodio con una viscosidad especlfica igual a 0,75. Seguidamente, el producto se almacena en posicion horizontal sobre dos cilindros rotatorios, a un pH de 8,4.
Despues de 24 horas de almacenamiento, se forman las hojas de papel, con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1, a 75 g/m2 y luego se mide el espesor, tambien con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1.
40 Los resultados son:
a) Para el pigmento:
5 horas despues del final del tratamiento del carbonato de calcio natural del ensayo, el pH de la suspension es 8,5 lo que significa ninguna estabilidad frente a los acidos.
b) Para el papel:
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las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control: 114 pm a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 116 pm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 114 pm da 73,5 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 114 pm, se ganan 1,5 g/m2 o un
2 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ensayo n.° 22:
Para este ensayo, que ilustra la invention, se introduce CO2 en la suspension obtenida segun el ensayo anterior a una velocidad de flujo de 100 ml/min, y durante 5 horas, despues se almacena el producto obtenido en position horizontal sobre dos cilindros rotatorios, a un pH de 8,1.
Despues de 24 horas de almacenamiento, se forman las hojas de papel, con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1, a 75 g/m2 y se mide el espesor, tambien con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1.
Los resultados son:
a) Para el pigmento:
5 horas despues del final del tratamiento del carbonato de calcio natural del ensayo, el pH de la suspension es 8,1 lo que significa ninguna estabilidad frente a los acidos.
b) Para el papel:
las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control: 114 pm a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 117 pm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 114 pm da 73,1 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 114 pm, se ganan 1,9 g/m2 o un
2,5 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ensayo n.° 23:
Para este ensayo, que ilustra la invencion, se preparan 6000 g de un carbonato de calcio de origen marmol noruego, con una granulometrla tal que el 65 % de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 pm, determinada mediante la medicion con un dispositivo Sedigraph 5100, en forma de una dispersion o suspension con una concentration de materia seca igual al 77,8 % en un mezclador de lecho fluidizado (aparato Lodige), y se diluye con agua al 75,7 % de concentracion. Se anaden 0,15 moles de H3O+ por mol de CaCO3, con acido fosforico en forma de una solution acuosa al 20 %, efectuandose la adicion gota a gota durante 45 minutos.
Seguidamente se burbujea CO2 en el producto a una velocidad de flujo de 100 ml/min y durante 5 horas en el producto y despues se almacena el producto obtenido durante 1 semana primero y despues durante 4 semanas en posicion horizontal sobre dos cilindros rotatorios.
Los resultados son:
a) Para el pigmento:
3 horas despues del final del tratamiento del carbonato de calcio natural del ensayo, el pH de la suspension es 7,6, una semana despues es 7,8 al igual que 4 semanas despues, lo que significa ninguna estabilidad frente a los acidos.
b) Para el papel:
las mediciones del espesor son:
Despues del almacenamiento de una semana, se forman las hojas de papel, con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1, a 75 g/m2 y luego se mide el espesor, tambien con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1.
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Los resultados de la medicion del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control: 115 pm a 75 g/m2
- Para la muestra de ensayo: 119 pm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 115 pm da 72,2 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 115 pm, se ganan 2,8 g/m2 o un
3.7 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Despues del almacenamiento de 4 semanas, se forman las hojas de papel, con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1, a 75 g/m2 y luego se mide el espesor, tambien con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1.
Los resultados de la medicion del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control: 115 pm a 75 g/m2
- Para la muestra de ensayo: 119 pm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 115 pm da 72,2 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 115 pm, se ganan 2,8 g/m2 o un
3.7 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ensayo n.° 24:
Este ensayo ilustra la invencion y la recirculacion del dioxido de carbono por medio de un mezclador rotor/estator de tipo Silverson.
En una unidad piloto de 1 m con una altura de 2 m, se introducen en primer lugar, en un reactor provisto de un dispositivo de agitacion Silverson, 284 litros de suspension al 27 % de concentration de materia seca de carbonato de calcio natural de origen marmol de Carrara con una granulometrla tal que el 65 % de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 pm, determinada mediante la medicion con un dispositivo Sedigraph 5100, a 62 °C que se diluye con la cantidad de agua necesaria para obtener una suspension al 23,1 % de concentracion de materia seca, y despues se mezcla con una cantidad de H3PO4 en solution al 50 % que corresponde a 0,26 moles de H3O+ por mol de CaCO3. La temperatura al inicio de la adicion del acido, que ha durado 1 hora y 45 minutos, es de 52 °C. Se efectua manualmente a partir de un vaso de precipitados. La cantidad de agua anadida con el acido usado da una suspension al 15,8 % de concentracion de materia seca.
A continuation, la suspension se trata durante 4 horas con 60 kg de recirculacion de CO2 en el recipiente, con agitacion mediante el dispositivo Silverson, que contiene aproximadamente 50 litros.
Los resultados son:
a) Para el pigmento:
5 horas despues del final del tratamiento del carbonato de calcio natural del ensayo, el pH de la suspension es 7,7 lo que significa ninguna estabilidad frente a los acidos.
b) Para el papel:
las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control: 117 pm a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 126 pm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 117 pm da 69,6 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 117 pm, se ganan 5,4 g/m2 o un
7,2 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ensayo n.° 25
Este ensayo ilustra la invencion y el tratamiento de los "recortes del estucado".
Para este fin, se dispersa, con agitacion durante 30 minutos, en agua de modo que se obtenga una concentracion de
"recortes del estucado" del 10 % en peso, 800 gramos de "recortes del estucado" de calidad 100 g/m2 con una tasa de carga de aproximadamente un 15 % en peso, que corresponden a 120 gramos secos de carbonato de calcio natural de tipo marmol finlandes con una granulometrla tal que el 35 % de las partlculas tienen un diametro inferior a
1 pm, determinada mediante la medicion con un dispositivo Sedigraph 5100, y estucado a una tasa de 25 g/m2 por 5 cara, y 400 gramos en peso seco de carbonato de calcio natural de tipo marmol finlandes con una granulometrla tal
que el 80 % de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 pm, determinada mediante la medicion con un dispositivo Sedigraph 5100, habiendo molido este marmol mediante el uso de un 0,8 % en peso seco de un poliacrilato de sodio como agente dispersante y agente de molienda y con un latex estireno/butadieno como aglutinante de estucado.
10 Finalizada la dispersion se trata, en el reactor de vidrio de 10 litros y con agitacion, la suspension con una concentracion de materia seca del 10 % en peso y a una temperatura de 55 °C, con una cantidad de acido fosforico en solucion al 50 % en peso, que corresponde a 0,4 moles de H3O+ por mol de CaCO3. A continuacion, se burbujea CO2 en la suspension y las fibras a presion atmosferica y durante 5 horas, de modo que la relacion volumen de la suspension : volumen de CO2 gaseoso sea igual a aproximadamente 1 : 0,1.
15 Las hojas de papel se fabrican segun el mismo metodo que en los ensayos previos mezclando los "recortes del estucado" tratados con fibras originales de modo que se obtenga una tasa de carga del 20 % en peso para el papel final.
Los resultados son:
a) Para el pigmento:
20 5 horas despues del final del tratamiento del carbonato de calcio natural del ensayo, el pH de la suspension de
"recortes del estucado" es 7,6, lo que significa ninguna estabilidad frente a los acidos.
b) Para el papel:
las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control (preparado como muestra sin el tratamiento con acido y CO2 gaseoso):
25 115 pm a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 123 pm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 115 pm da 70,1 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 115 pm, se ganan 4,9 g/m2 o un
6,5 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ensayo n.° 26:
30 Para este ensayo, que ilustra la invencion, se preparan 447 kg de la composicion del ensayo n.° 16 que es un carbonato de calcio de origen marmol noruego, en forma de una suspension con una concentracion de materia seca igual al 75,8 % en un mezclador de lecho fluidizado (aparato Lodige), y se anade gota a gota durante un periodo de
2 horas una cantidad de acido fosforico, en forma de una solucion acuosa al 20 %, que corresponde a 0,3 moles de H3O+ por mol de CaCO3.
35 Finalizado el tratamiento con acido fosforico, el producto se almacena durante 3 horas, periodo durante el cual se efectua el tratamiento con CO2 mediante recirculacion interna del CO2 gaseoso.
Seguidamente, el producto se almacena en posicion horizontal sobre dos cilindros rotatorios, y el pH es igual a 7,8 despues de 5 horas.
Despues de 24 horas de almacenamiento, se forman las hojas de papel, con el mismo metodo que en el ensayo n.° 40 1, a 75 g/m2, pero con una carga del 25 % de pigmento, y se mide el espesor, tambien con el mismo metodo que en
el ensayo n.° 1.
La superficie especlfica BET es de 11,5 m2/g, determinada mediante el mismo metodo que el del ensayo n.° 11.
Los resultados de la medicion del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control: (ensayo n.° 13 con una carga de pigmento del 25 %): 114 pm a 75 g/m2.
45 - Para la muestra de ensayo: 119 pm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 114 pm da 71,8 g/m2.
5
10
15
20
25
30
35
40
45
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 114 pm, se ganan 3,2 g/m2 o un
4,3 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Los resultados de la medicion de la longitud de rotura, determinados de acuerdo con la norma DIN EN ISO 1924-2 que incluye la norma DIN 53112-1 son:
- Para la muestra de partida, el control: (ensayo n.° 13 con una carga de pigmento del 25 %): 2,22 km
- Para la muestra de ensayo con una carga de pigmento del 25 %: 2,54 km lo que significa un aumento de la longitud de rotura del 14,4 % con respecto al producto no tratado, a 75 g/m2.
Asimismo, la resistencia a la traccion, determinada de acuerdo con la norma DIN EN ISO 1924-2, para un tamano de 15 mm es de 28 N para el ensayo frente a solamente 24,5 N para el control.
La opacidad, determinada segun el mismo metodo que el del ensayo n.° 2 y de acuerdo con la norma DIN 53 146, es de 86,6.
La blancura, determinada segun el mismo metodo que el del ensayo n.° 2 y de acuerdo con la norma ISO Brillo R 457, filtro Tappi, es de 89,0.
Ensayo n.° 27:
Para este ensayo, que ilustra la invencion, se preparan 447 kg de la composicion del ensayo n.° 16 pero con una granulometrla para la cual solamente un 40 % de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 pm, determinada mediante la medicion con un dispositivo Sedigraph 5100, en forma de una suspension de carbonato de calcio de origen marmol noruego con una concentracion de materia seca igual al 75,8 % en un mezclador de lecho fluidizado (aparato Lodige), y se anade gota a gota durante un periodo de 2 horas 0,3 moles de H3O+ por mol de CaCO3 con acido fosforico en forma de una solucion acuosa al 20 %.
Seguidamente, el producto se almacena en posicion horizontal sobre dos cilindros rotatorios, a un pH de 7,6.
Despues de 24 horas de almacenamiento, se forman las hojas de papel, con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1, a 75 g/m2, pero con una carga del 25 % de pigmento, y se mide el espesor, tambien con el mismo metodo que en el ensayo n.° 1.
La superficie especlfica BET es de 9,8 m2/g, determinada mediante el mismo metodo que el del ensayo n.° 11.
Los resultados de la medicion del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control: (ensayo n.° 11 con una carga de pigmento del 25 %): 114 pm a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 121 pm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 114 pm da 70,7 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 114 pm, se ganan 4,3 g/m4 o un
5,7 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Los resultados de la medicion de la longitud de rotura, determinados de acuerdo con la norma DIN EN ISO 1924-2 que incluye la norma DIN 53112-1 son:
- Para la muestra de partida, el control: (ensayo n.° 11 con una carga de pigmento del 25 %): 2,30 km
- Para la muestra de ensayo con una carga de pigmento del 25 %: 2,48 km lo que significa una aumento de la
longitud de rotura del 8,7 % con respecto al producto no tratado, a 75 g/m2.
Asimismo, la resistencia a la traccion, determinada de acuerdo con la norma DIN EN ISO 1924-2, para un tamano de 15 mm es de 27,3 N para el ensayo frente a solamente 24,5 N para el control.
La opacidad, determinada segun el mismo metodo que el del ensayo n.° 2 y de acuerdo con la norma DIN 53 146, es de 87,7.
La blancura, determinada segun el mismo metodo que el del ensayo n.° 2 y de acuerdo con la norma ISO Brillo R 457, filtro Tappi, es de 89,0.
Despues, esta misma muestra de ensayo se aplica como estucado sobre un papel a base de madera de 53 pm de espesor y un gramaje de 32,9 g/m2 ± 0,39 % mediante una estucadora de laboratorio (Helicoater de Dixon).
Se usa una cabeza de expansion (“dwell”) corta con un angulo de cuchilla de 45°. La velocidad del estucado es de 800 m/s.
Los banos de estucado usados son una composicion que comprende 100 ppc del pigmento que se va a ensayar, 12 ppc de latex (DL 966 de tipo estireno/butadieno) y 0,5 ppc de carboximetil celulosa (Finnfix FF5) y un contenido de materia seca del 56,6 %.
Los resultados obtenidos son:
5 - Espesor del papel no estucado: 53 pm
- Espesor del papel estucado a 7 g/m2 para el control del ensayo n.° 13: 56 pm
- Espesor del papel estucado a 7 g/m2 para el presente ensayo, de acuerdo con la invencion: 59 pm
- Espesor del estucado a 7 g/m2 para el control del ensayo n.° 13: 3 pm
- Espesor del estucado a 7 g/m2 para el presente ensayo: 6 pm.
10 Estos resultados permiten constatar que el espesor del estucado puede aumentar en un factor de 2 con respecto al control.
Ejemplo 3:
Este ejemplo se refiere al uso en una impresora de chorro de tinta ("ink jet") de un carbonato de calcio, tratado o no tratado, empleado como carga de masa 5 ("filler") del papel.
15 Se diluyen 0,5 kg, calculados sobre la base del pigmento seco, de carbonato de calcio natural de tipo marmol noruego, con una granulometrla tal que el 75 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 micrometro, medida con un dispositivo Sedigraph 5100® de la empresa Micromeritics®, en forma de torta de filtracion, hasta la obtencion de una suspension con una concentration de materia seca del 15 % en peso, con agua destilada, en el deposito de 10 litros. Seguidamente se trata la suspension as! formada con un 10 % de acido fosforico en solution al 20 10 % en peso, a 65 °C y con agitation durante 20 minutos a 500 r.p.m. Al cabo de 15 minutos se burbujea CO2 a
traves de la suspension de carbonato de calcio durante 1 hora.
Finalizado el burbujeo, se forman las hojas de papel que contienen, como carga, la suspension, denominada tambien "slurry", de carbonato de calcio, que se va a ensayar.
Para tal fin, se elaboran las paginas de papel a partir de una pulpa o pasta de celulosa de grado SR 23 que contiene 25 una pasta al sulfato de madera y fibras compuestas por un 80 % de abedul y un 20 % de pino. Se diluyen entonces 45 g secos de esta pulpa o pasta en 10 litros de agua en presencia de aproximadamente 15 g secos de la composicion de cargas que se va a ensayar para obtener experimentalmente un contenido de carga de un 20 % mas o menos un 0,5 %. Al cabo de 15 minutos de agitacion y la adicion de un 0,06 % en peso seco con respecto al peso seco del papel, un agente de retention de tipo poliacrilamida, se forma una hoja con un gramaje igual a 75 g/m2 y 30 cargada hasta (20 ± 0,5 %). El dispositivo usado para formar la hoja es un sistema Rapid-Kothen modelo 20.12 mC de la empresa Haage.
Las hojas as! formadas se secan durante 400 segundos a 92 °C y a un vaclo de 0,94 x 105 Pa.
El contenido de carga se controla mediante el analisis de las cenizas.
Se mide el espesor de la hoja as! formada. El espesor del papel o de la hoja de carton representa la distancia 35 perpendicular entre las dos superficies paralelas.
Las muestras se acondicionan durante 48 horas (norma alemana DIN EN 20187).
Esa norma senala que el papel es una sustancia higroscopica y, como tal, presenta la caracterlstica de ser capaz de adaptar su contenido de humedad a fin de hacerlo apropiado con respecto al del aire ambiental. La humedad se absorbe cuando el aire ambiental experimenta un aumento de humedad y, al contrario, se libera cuando el aire 40 ambiental experimenta una disminucion de humedad.
Incluso si la humedad relativa se mantiene en un nivel constante, el contenido de humedad del papel no permanece siempre igual si la temperatura no se mantiene constante dentro de ciertos llmites. Cuando se produce un aumento o una disminucion del contenido de humedad, se modifican las propiedades flsicas del papel.
Por esta razon, se han de acondicionar las muestras durante al menos un periodo de 48 horas, hasta que se alcanza 45 el equilibrio. Las muestras se ensayan tambien en condiciones climaticas identicas.
El clima de ensayo para el papel se ha establecido de modo que se corresponda con los datos siguientes:
5
10
15
20
25
30
35
40
Humedad relativa 50 % (± 3)
Temperatura 23 °C (± 1)
El espesor se determina de acuerdo con la norma alemana DIN EN 20534 usando un micrometro cuya impresion de ensayo ("test print") es de 10 N/cm2. El resultado de ensayo se determina mediante un calculo de la media de 10 mediciones. El resultado se expresa en micrometros. El control es un papel fabricado en paralelo del mismo modo, con la misma cantidad de carga, pero no tratada, a 75 g/m2 y con el mismo lote ("batch") de celulosa.
Resultados:
a) Pigmento:
12 horas despues del final del tratamiento del carbonato de calcio natural, como en este ejemplo, el pH de la suspension (de la pasta) era 7,2, lo que significa ninguna estabilidad frente a los acidos.
b) Papel:
Los resultados de la medicion del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control: 112 micrometros a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 120 micrometros a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 112 micrometros da 70 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 112 micrometros, se ganan 5 g/m2 o un 6,6 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Caracterlsticas de impresion:
Si se efectua una impresion por chorro de tinta en comparacion con un producto de la tecnica anterior (Figura unica, B) y segun el ensayo de acuerdo con la invencion (Figura unica, A) en una impresora de chorro de tinta de la marca EPSON® Stylus COLOR 500®, se ve que la impresion es mucho mas nltida.
Las figuras citadas anteriormente se encuentran adjuntas.
Ejemplo 4:
Este ejemplo se refiere al uso en una impresora de chorro de tinta ("ink jet") de un carbonato de calcio, tratado o no tratado, empleado como estucado de papel, y como carga de masa.
Se diluyen 0,5 kg, calculados sobre la base del pigmento seco, de carbonato de calcio natural de tipo marmol noruego, con una granulometrla tal que el 75 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 micrometro, medida con un dispositivo Sedigraph 5100® de la empresa Micromeritics®, en forma de torta de filtracion, hasta la obtencion de una suspension con una concentration de materia seca del 15 % en peso, con agua destilada, en el deposito de 10 litros. Seguidamente se trata la suspension as! formada con un 10 % de acido fosforico en solution al 10 % en peso, a 65 °C y con agitation durante 20 minutos a 500 r.p.m. Al cabo de 15 minutos se burbujea CO2 a traves de la suspension de carbonato de calcio durante 1 hora.
Protocolo de estucado:
Se usa el mismo protocolo que en el ensayo 27 anterior, es decir, la muestra de ensayo se aplica despues como estucado sobre un papel a base de madera de 53 pm de espesor y un gramaje de 32,9 g/m2 ± 0,39 % mediante una estucadora de laboratorio (Helicoater® de Dixon).
Se usa una cabeza de expansion (“dwell”) corta con un angulo de cuchilla de 45°. La velocidad del estucado es de 800 m/s.
Los banos de estucado usados son una composition que comprende 100 ppc del pigmento que se va a ensayar, 12 ppc de latex (DL 966 de tipo estireno/butadieno) y 0,5 ppc de carboximetil celulosa (Finnfix FF5®) y un contenido de materia seca del 56,6 %.
Las muestras se acondicionan durante 48 horas (norma alemana DIN EN 20187). Esa norma senala que el papel es una sustancia higroscopica y, como tal, presenta la caracterlstica de ser capaz de adaptar su contenido de humedad
a fin de hacerlo apropiado con respecto al del aire ambiental. La humedad se absorbe cuando el aire ambiental experimenta un aumento de humedad y, al contrario, se libera cuando el aire ambiental experimenta una disminucion de humedad.
Incluso si la humedad relativa se mantiene en un nivel constante, el contenido de humedad del papel no permanece 5 siempre igual si la temperatura no se mantiene constante dentro de ciertos llmites. Cuando se produce un aumento o una disminucion del contenido de humedad, se modifican las propiedades flsicas del papel. Por esta razon, se han de acondicionar las muestras durante al menos un periodo de 48 horas, hasta que se alcanza el equilibrio. Las muestras se ensayan tambien en condiciones climaticas identicas.
El clima de ensayo para el papel se ha establecido de modo que se corresponda con los datos siguientes:
10 Humedad relativa 50 % (± 3)
Temperatura 23 °C (± 1)
El espesor se determina de acuerdo con la norma alemana DIN EN 20534 usando un micrometro cuya impresion de ensayo ("test print") es de 10 N/cm2. El resultado de ensayo se determina mediante un calculo de la media de 10 mediciones. El resultado se expresa en micrometros. El control es un papel fabricado en paralelo del mismo modo, 15 con la misma cantidad de carga, pero no tratada, a 75 g/m2 y con el mismo lote ("batch") de celulosa.
Resultados:
a) Pigmento:
12 horas despues del final del tratamiento del carbonato de calcio natural, como en este ejemplo, el pH de la suspension (de la pasta) era 7,2, lo que significa ninguna estabilidad frente a los acidos.
20 b) Papel:
Los resultados de la medicion del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control: 112 micrometros a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 120 micrometros a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 112 micrometros da 70 g/m2.
25 En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 112 micrometros, se ganan 5 g/m2 o un 6,6 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales. Las mediciones de las densidades de impresion se han efectuado de acuerdo con el metodo que sigue, y los resultados se recogen en la Tabla I siguiente.
La densidad optica es una medicion de la densidad de reflexion de una imagen. De acuerdo con un metodo 30 desarrollado principalmente por el fabricante Hewlett-Packard Corporation (HP)®, se imprime un motivo especlfico sobre el papel y se mide, mediante un densitometro de reflexion (Macbeth RD 918 (®)), las densidades opticas del color negro puro, del color negro compuesto, y de los colores turquesa, magenta y amarillo.
Salvo que se indique lo contrario, este protocolo es valido para todos los ejemplos que implican esta medicion.
Se han efectuado los ensayos de dicha Tabla I sobre un soporte de papel celulosa o sobre un papel especial, con un 35 producto compuesto de 100 partes de pigmento que se va a ensayar, 15 partes de PVA (alcohol polivinllico), 5 partes de aditivo K-130 de Stockhausen, teniendo la carga una superfine especlfica de 70 m2/g, calificada de carga gruesa de alta superficie especlfica.
El estucado se efectua mediante un aparato Erichsen Bench Coater® sobre un papel tal como se define en la Tabla I.
40 Los dos primeros ensayos de la Tabla I corresponden a un papel no estucado pigmentario (adherido con cola de almidon a la superficie en la maquina de papel).
Los dos siguientes corresponden a un papel tratado con silicatos sinteticos. Se observa que es necesario el uso de un papel especial para obtener una buena densidad optica.
Los dos ultimos ensayos corresponden a un papel estucado con la composicion de acuerdo con la invencion. Se 45 observa que la invencion permite, a una densidad de impresion comparable, usar un papel normal para impresion de chorro de tinta, y no un papel especial mas costoso.
En efecto, se constata que la invencion es muy superior al papel no estucado (1,40 frente a 1,20 y 1,39 frente a 1,30) y que el valor de 1,40 obtenido de acuerdo con la invencion sobre un papel normal es absolutamente comparable al valor 1,40 obtenido de acuerdo con la tecnica anterior pero sobre un papel especial.
TABLA 1
MEDICIONES DE DENSIDAD DE IMPRESION DE CHORRO DE TINTA RESULTADOS DE LOS ENSAYOS: MEDIA DE 15 MEDICIONES
PAPEL
IMPRESION AJUSTES DENSIDAD DE IMPRESION B (NEGRO) DENSIDAD DE IMPRESION C (TURQUESA) DENSIDAD DE IMPRESION M (MAGENTA) DENSIDAD DE IMPRESION Y (AMARILLO)
Muhlebach Multiline Top
HP deskjet 895 Cxi Papel normal 1,92 1,38 1,40 1,30
Muhlebach Multiline Top
Epson Stylus Color 500 Papel normal 1,74 1,50 1,28 1,20
Epson Ink Jet Papel 720 dpi
HP Deskjet 895 Cxi Papel para chorro de tinta HP de alto brillo (blancura) 1,95 1,38 1,23 1,08
Epson Ink Jet Papel 720 dpi
Epson Stylus Color 500 Papel especialmente estucado 720 dpi 1,94 1,80 1,55 1,44
Estucado de acuerdo con la invencion
HP deskjet 895 Cxi Papel normal 1,94 1,57 1,59 1,39
Estucado de acuerdo con la invencion
Epson Stylus Color 500 Papel normal 1,80 1,70 1,46 1,40
5
10
15
20
25
30
35
Ejemplo 5:
Este ejemplo se refiere al uso de un carbonato de calcio, tratado o no tratado, de partlcuias gruesas pero de superficie especlfica elevada, usado como carga del papel.
Para este fin, se diluyen 0,5 kg, calculados sobre la base del pigmento seco, de carbonato de calcio natural de tipo marmol noruego, con una granulometrla tal que el 65 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 micrometro, medida con un dispositivo Sedigraph 5100® de la empresa Micromeritics®, y una superficie especlfica BET de 15,5 m2/g (medida segun el metodo bEt de la norma ISO 9277), en forma de una dispersion o suspension con una concentracion de materia seca igual al 75 %, con un dispersante de tipo poliacrilato de sodio, y despues se diluye de nuevo con agua hasta la obtencion de una suspension con una concentracion de materia seca del 20 % en peso, en el deposito de 10 litros. Seguidamente se trata la suspension as! formada con un 20 %, un 30 % o un 40 % de acido fosforico en solucion al 10 % en peso, a 65 °C, con ligera agitacion y con una velocidad de flujo de 30 litros/minuto a presion atmosferica en el fondo del deposito durante 2 horas. Al cabo de 2 horas se burbujea CO2 a traves de la suspension de carbonato de calcio durante 1 hora.
La carga presenta las caracterlsticas siguientes
Ejemplo 5A: acido fosforico 20 %:
a) Para el pigmento:
- diametro medio de grano, analizado mediante un metodo visual con microscopio electronico: 7 micrometros
- superficie especlfica BET (medida segun el metodo BET de la norma ISO 9277): 38,5 m2/g.
b) Para el papel las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control (carga no tratada): 113 micrometros a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 133 micrometros a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 113 pm da 63,7 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 113 pm, se ganan 11,3 g/m2 o
un 15,0 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ejemplo 5B: acido fosforico 30 %:
a) Para el pigmento
- diametro medio de grano, analizado mediante un metodo visual con microscopio electronico: 9 micrometros
- superficie especlfica BET (medida segun el metodo BET de la norma ISO 9277): 44,2 m2/g.
b) Para el papel las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control (carga no tratada): 113 micrometros a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 139 pm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 113 pm da 61,0 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 113 pm, se ganan 14,0 g/m2 o
un 18,7 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ejemplo 5C acido fosforico 40 %:
a) Para el pigmento:
- diametro medio de grano, analizado mediante un metodo visual con microscopio electronico: 13 micrometros - Superficie especlfica BET (medida segun el metodo BET de la norma ISO 9277): 58,4 m2/g.
b) Para el papel: las mediciones del espesor son:
5
10
15
20
25
30
35
- Para la muestra de partida, el control (carga no tratada): 113 micrometros a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 152 micrometros a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 113 |jm da 55,7 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 113 jm, se ganan 19,3 g/m2 o un 257 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ejemplo 6:
Este ejemplo se refiere a un procedimiento de fabricacion del producto de acuerdo con la invencion en continuo y el uso de un carbonato de calcio, tratado o no tratado, de partlculas gruesas pero con una superficie especlfica BET elevada, empleado como carga del papel.
Para este fin, se diluyen 100 kg, calculados sobre la base del pigmento seco, de carbonato de calcio natural de tipo marmol noruego, con una granulometrla tal que el 65 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 micrometro, medida con un dispositivo Sedigraph 5100® de la empresa Micromeritics®, y una superficie especlfica BET de 15,5 m2/g (medida segun el metodo BET de la norma ISO 9277), en forma de una dispersion o suspension con una concentracion de materia seca igual al 75 % en peso, con un dispersante de tipo poliacrilato de sodio, con agua hasta la obtencion de una suspension con una concentracion de materia seca del 10 % en peso, en el deposito de 3000 litros. Seguidamente se trata la suspension as! formada con un 10 %, un 20 % o un 30 % de acido fosforico en solucion a aproximadamente el 15 % en peso, a 65 °C en continuo, en 4 celdas de 25 litros dosificando % del acido fosforico en cada celda con ligera agitacion y con una velocidad de flujo de 50 litros/minuto a presion atmosferica en el fondo de cada celda. La retencion del producto en cada una de las celdas era de 15 min.
La carga presenta las caracterlsticas siguientes:
Ejemplo 6A: acido fosforico 10,0 %:
a) Para el pigmento Concentracion de la suspension: 7,8 %
- diametro medio de grano, medido mediante un dispositivo Sedigraph 5100® de la empresa Micromeritics®, 1,7 micrometres.
- superficie especlfica BET (medida segun el metodo BET de la norma ISO 9277): 36,0 m2/g.
b) Para el papel las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control (carga no tratada): 113 jm a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 123 jm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 113 jm da 68,9 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 113 jm, se ganan 6,1 g/m2 o un 8,1 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ejemplo 6B: acido fosforico 19,1 %:
a) Para el pigmento: Concentracion de la suspension: 7,8 %
- diametro medio de grano, analizado mediante un metodo visual con microscopio electronico: 12 micrometres
- superficie especlfica BET: (medida segun el metodo BET de la norma ISO 9277): 49,9 m2/g.
b) Para el papel: las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control (carga no tratada): 113 micrometres a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 135 jm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 113 jm da 62,8 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 113 jm, se ganan 12,2 g/m2 o
un 16,6 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ejemplo 6C acido fosforico 30 %:
a) Para el pigmento: Concentracion de la suspension: 17,9 %
- diametro medio de grano, analizado mediante un metodo visual con microscopio electronico: 12 micrometros
5 - superficie especlfica BET (medida segun el metodo BET de la norma ISO 9277): 45,7 m2/g
b) Para el papel: las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control (carga no tratada): 113 pm a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 158 micrometros a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 113 pm da 53,6 g/m2.
10 En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 113 pm, se ganan 21,4 g/m2 o un 28,5 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ejemplo 6D:
Este ejemplo se refiere a un procedimiento de fabricacion del producto en continuo y el uso de un carbonato de calcio, tratado o no tratado, de partlculas gruesas pero con una superficie especlfica BET elevada, empleado como 15 carga del papel.
Para este fin, se diluyen 100 kg, calculados sobre la base del pigmento seco, de carbonato de calcio natural de tipo marmol noruego, con una granulometrla tal que el 65 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 micrometro, medida con un dispositivo Sedigraph 5100® de la empresa MiCTomeritics®, y una superficie especlfica BET de 15,5 m2/g (medida segun el metodo BET de la norma ISO 9277), en forma de una dispersion o suspension 20 con una concentracion de materia seca igual al 75 % en peso, con un dispersante de tipo acido poliaspartico de sodio, con agua hasta la obtencion de una suspension con una concentracion de materia seca del 10 % en peso, en el deposito de 3000 litros. Seguidamente se trata la suspension as! formada con un 10 %, o un 20 % o un 30 % de acido fosforico en solucion a aproximadamente el 15 % en peso, a 65 °C en continuo, en 4 celdas de 25 litros dosificando % del acido fosforico en cada celda con ligera agitacion y con una velocidad de flujo de 50 litros/minuto a 25 presion atmosferica en el fondo de cada celda. La retencion del producto en cada una de las celdas era de 15 min.
La carga presenta las caracterlsticas siguientes:
a) Para el pigmento. Concentracion de la suspension: 8,9 %
- diametro medio de grano, medido mediante un dispositivo Sedigraph 5100® de la empresa MiCTomeritics®, 1,9 micrometres.
30 - superficie especlfica BET (medida segun el metodo BET de la norma ISO 9277): 39,1 m2/g.
b) Para el papel las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control (carga no tratada): 113 pm a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 123 pm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 113 pm da 68,8 g/m2. En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 113 pm, se ganan 6,2 g/m2 o un
35 8,1 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ejemplo 7:
Este ejemplo se refiere al uso de una mezcla de carbonato de calcio tratado/no tratado como carga de masa del papel.
a) Preparacion del pigmento tratado:
40 Se diluyen 0,6 kg, calculados sobre la base del pigmento seco, de carbonato de calcio natural de tipo marmol noruego, con una granulometrla tal que el 65 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 micrometre,
5
10
15
20
25
30
35
medida con un dispositivo Sedigraph 5100® de la empresa Micromeritics®, y una superficie especlfica BET de 8,4 m2/g (medida segun el metodo BET de la norma ISO 9277), en forma de una dispersion o suspension con una concentracion de materia seca igual al 20 %, y despues se diluye con agua hasta la obtencion de una suspension con una concentracion de materia seca del 10,2 % en peso, en el deposito de 1 litro. Seguidamente se trata la suspension as! formada con un 70 % de acido fosforico en solucion al 10 % en peso, a 60 °C y con agitacion durante 1 hora. Al cabo de 1 hora se burbujea CO2 a traves de la suspension de carbonato de calcio durante 0,5 horas.
b) La preparation de las mezclas de pigmento tratado y no tratado: se mezcla con agitacion durante 15 min.
las cargas presentan las caracterlsticas siguientes:
Ejemplo 7A, 100 % de pigmento tratado:
a) Para el pigmento:
- granulometrla tal que el 21 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 micrometro, medida con un dispositivo Sedigraph 5100® de la empresa Micromeritics®,
- superficie especlfica BET (medida segun el metodo BET de la norma ISO 9277): 44,5 m2/g.
b) Para el papel:
las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control (carga no tratada): 115 pm a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 162 micrometres a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 115 da 52,2 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 115 pm, se ganan 22,7 g/m2 o un 30,3 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ejemplo 7B, 21,5 % del pigmento tratado del ejemplo 7A y 78,5 % del pigmento no tratado:
Resultado:
a) Para el pigmento:
- granulometrla tal que el 63 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 micrometro, medida con un dispositivo Sedigraph 5100® de la empresa Micromeritics
- superficie especlfica BET (medida segun el metodo BET de la norma ISO 9277): 15,5 m2/g
b) Para el papel: las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control (carga no tratada): 115 pm a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 124 pm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 115 pm da 69,5 g/m2. En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 115 pm, se ganan 5,5 g/m2 o un 7,3 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ejemplo 7C, 35,5 % del pigmento tratado del ejemplo 7A y 64,5 % del pigmento no tratado:
a) Para la mezcla de pigmentos:
- granulometrla tal que el 60,0 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 micrometro, medida con un dispositivo Sedigraph 5100® de la empresa Micromeritics
- superficie especlfica BET (medida segun el metodo BET de la norma ISO 9277): 20,0 m2/g.
b) Para el papel: las mediciones del espesor son:
- Para la muestra de partida, el control (carga no tratada): 115 pm a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 130 |jm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 115 pm da 66,3 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 115 jm, se ganan 8,7 g/m2 o un
11,6 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ejemplo 7D, 50,0 % del pigmento tratado del ejemplo 7A y 50,0 % del pigmento no tratado:
5 a) Para la mezcla de pigmentos:
- granulometrla tal que el 42,0 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 micrometro, medida con un dispositivo Sedigraph 5100® de la empresa Micromeritics - superficie especlfica BET (medida segun el metodo BET de la norma ISO 9277): 28,0 m2/g.
b) Para el papel: las mediciones del espesor son:
10 - Para la muestra de partida, el control (carga no tratada): 115 jm a 75 g/m2.
- Para la muestra de ensayo: 137 jm a 75 g/m2, lo que llevado a un valor del espesor de 115 jm da 62,9 g/m2.
En este ensayo se observa que si se lleva el espesor del papel a un valor comun de 115 jm, se ganan 12,1 g/m2 o un 16,0 % del peso del papel, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.
Ejemplo 8:
15 Este ejemplo se refiere al uso en pinturas de un carbonato de calcio tratado o no tratado.
Para este fin, se diluyen 5 toneladas, calculadas sobre la base del pigmento seco, de carbonato de calcio natural de tipo marmol noruego, con una granulometrla tal que el 70 % en peso de las partlculas tienen un diametro inferior a 1 jm, medida con un dispositivo Sedigraph 5100 de la empresa Micromeritics, en forma de torta de filtracion, hasta la obtencion de una suspension con una concentracion de materia seca del 25 % en peso, con agua destilada, en el
20 deposito de 45 m3. Seguidamente se trata la suspension as! formada con acido fosforico en solucion al 10 % en
peso que corresponde a 0,20 moles de H3O+ por mol de CaCO3, a 60 °C y con agitacion durante 2 horas a 200 r.p.m.
Al cabo de 2 horas, se burbujea CO2 con una sobrepresion de 0,5 x 105 Pa a traves de la suspension de carbonato de calcio durante 5 horas, de modo que la relacion volumen de la suspension : volumen de CO2 gaseoso sea igual a 25 aproximadamente 1 : 0,15. Despues de 24 horas de almacenamiento, se seca la suspension mediante un secador por pulverizacion y se forma una pintura de emulsion que contiene, como parte de la carga, el carbonato de calcio seco que se va a ensayar.
Procedimiento para preparar la pintura:
En un dispersador de 1 m3, se prepara la pintura dispersando en agua los aditivos y los pigmentos durante 10 min
30 con agitacion a 3000 r.p.m., despues se reduce la velocidad a 1000 r.p.m. y se anade el latex. Se dispersa de nuevo
durante 10 min.
Formulacion de pintura:
Formulacion A, base 18 % TiO2
kg base -15 % TiO2 -30 % TiO2
MowiIrth LDM 1871 aprox. 53 %
kg 147,0 147,0 147,0
Tiona RCL-535
kg 180,0 153,0 126,0
Carga
kg 0,0 27,0 54,0
OMYACARB 2-GU
kg 107,0 107,0 107,0
FINNTALC M 50
kg 50,0 50,0 50,0
OMYACARB 10-GU
kg 108,0 108,0 108,0
GALCIMATT
kg 70,0 70,0 70,0
Formulacion A, base 18 % TiO2
kg base -15 % TiO2 -30 % TiO2
Coatex BR 910 G.10 %
kg 48,5 48,5 48,5
Coatex P 50
kg 3,0 3,0 3,0
Mergal K 15
kg 2,0 2,0 2,0
Calgon N
kg 1,0 1,0 1,0
NaOH, 10 %
kg 2,0 2,0 2,0
Byk 032
kg 3,0 3,0 3,0
Tylose MH 30 000 YGB
kg 3,0 3,0 3,0
Agua desionizada
kg 275,5 275,5 275,5
Total
1000,0 1000,0 1000,0
Datos de la formulacion
PVC
% 71,0 71,5 71,9
Densidad solida
g/cm3 2,48 2,44 2,41
Densidad llquida
g/cm3 1,56 1,55 1,55
Volumen solido por litro
ml/l 389 372 375
Volumen solido por kg
ml/kg 236 239 243
Contenido en solidos
% 60,3 60,3 60,3
Pigmento/aglutinante Relacion solido
6,61 : 1 6,61 : 1 6,61 : 1
Los resultados de pintura son, siendo el control una pintura en emulsion acuosa con un 18 % de TiO2:
Blancura (DIN 53140) (espesor llquido 300 pm)
(Control) 18 % de TiO2 15,3 % de TiO2 12 % de TiO2
Ry sobre blanco
90,8 % 91,1 % 91,2 %
Ry sobre negro
89,2 % 89,6 % 89,7 %
Opacidad (ISO 2814) Ry sobre negro / Ry sobre blanco 100
98,3 % 98,4 % 98,4 %
5
La blancura y la opacidad del control son identicas con los dos ensayos de la invencion con -15 % y -30 % de pigmento TiO2.
El espesor de la pellcula seca Peso de la pellcula seca
104 pm 113 pm 112 pm
177 g/m2 166 g/m2 163 g/m2
En este ensayo se observa que para obtener un espesor de 104 pm como el control, el peso de una pellcula con el carbonato de calcio de acuerdo con la invencion es solamente de 153 g/m2 y 151 g/m2, respectivamente, frente a 177 g/m2, y si se lleva el espesor de la pintura a un valor comun de 104 pm, se ganan 24 g/m2 y 26 g/m2, 10 respectivamente, o un 13,5 % y un 14,7 %, respectivamente, del peso de la pintura, lo que significa un ahorro importante en terminos ambientales.

Claims (8)

  1. 5
    10
    15
    20
    25
    30
    35
    40
    45
    REIVINDICACIONES
    1. Procedimiento de tratamiento de pigmentos, cargas o minerales, en suspension acuosa, que contienen un carbonato natural que permite la reduccion del peso del papel a superficie constante, caracterizado porque
    - dicho pigmento se trata con una combinacion de uno o mas donantes de iones H3O+ de medianamente fuertes a fuertes y CO2 gaseoso, y por que
    - esta constituido por las 3 etapas siguientes:
    a) El tratamiento con el donante o donantes de iones H3O+ de medianamente fuertes a fuertes,
    - dichos donantes de iones H3O+ medianamente fuertes se seleccionan entre los acidos que tienen un pKa comprendido entre 0 y 2,5 inclusive, a 22 °C, y
    - dichos donantes de iones H3O+ fuertes se seleccionan entre los acidos que tienen un pKa inferior o igual a cero a 22 °C,
    b) El tratamiento con CO2 gaseoso, ya sea este tratamiento parte integrante de la etapa a), ya se efectue paralelamente a la etapa a) o ya se efectue tras la etapa a)
    - por que la concentration de CO2 gaseoso en la suspension es, en volumen, tal que la relation (volumen de la suspension : volumen de CO2 gaseoso) esta comprendida entre 1 : 0,05 y 1 : 20 con dicha relacion comprendida entre 1 : 1 y 1 : 20 en la etapa a) y entre 1 : 0,05 y 1 : 1 en la etapa b).
    c) El aumento del pH, medido a 20 °C, por encima de 7,5, en un intervalo de tiempo despues del final de las etapas
    a) y b) comprendido entre 1 hora y 10 horas, preferentemente entre 1 hora y 5 horas sin la adicion de una base, o inmediatamente despues del final de las etapas a) y b) con la adicion de una base, siendo la etapa c) la ultima etapa del procedimiento.
  2. 2. Procedimiento de tratamiento de pigmentos, cargas o minerales, en suspension acuosa, que contienen un carbonato natural que permite la reduccion del peso del papel a superficie constante, de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque el CO2 gaseoso procede de una alimentation externa de CO2, de una recirculation de CO2, o bien de la adicion en continuo del mismo donante de iones H3O+ de medianamente fuerte a fuerte que el que se ha usado en el tratamiento o, incluso, de otro donante de iones H3O+ de medianamente fuerte a fuerte o, incluso, de una sobrepresion de CO2, preferentemente, comprendida entre 0,05 x 105 Pa y 5 x 105 Pa.
  3. 3. Procedimiento de tratamiento de pigmentos, cargas o minerales, en suspension acuosa, que contienen un carbonato natural que permite la reduccion del peso del papel a superficie constante, de acuerdo con la reivindicacion 1 o 2, caracterizado porque las etapas a) y b) se pueden repetir varias veces.
  4. 4. Procedimiento de tratamiento de pigmentos, cargas o minerales, en suspension acuosa, que contienen un
    carbonato natural que permite la reduccion del peso del papel a superficie constante, de acuerdo con una de las
    reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el pH, medido a 20 °C, esta comprendido entre 3 y 7,5 durante las etapas a) y b) del tratamiento y por que la temperatura del tratamiento esta comprendida entre 5 °C y 90 °C y, preferentemente, entre 45 °C y 60 °C.
  5. 5. Procedimiento de tratamiento de pigmentos, cargas o minerales, en suspension acuosa, que contienen un carbonato natural que permite la reduccion del peso del papel a superficie constante de acuerdo con la reivindicacion 4, caracterizado porque la concentracion de CO2 gaseoso en la suspension es, en volumen, tal que la relacion (volumen de la suspension : volumen de CO2 gaseoso) esta comprendida entre 1 : 0,05 y 1 : 10 con dicha relacion comprendida entre 1 : 0,5 y 1 : 10 en la etapa a) y entre 1 : 0,05 y 1 : 1 en la etapa b).
  6. 6. Procedimiento de tratamiento de pigmentos, cargas o minerales, en suspension acuosa, que contienen un

    carbonato natural que permite la reduccion del peso del papel a superficie constante de acuerdo con una de las
    reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la duration de la etapa b) del tratamiento es de 2 horas a 10 horas y, preferentemente, de 2 horas a 6 horas.
  7. 7. Procedimiento de tratamiento de pigmentos, cargas o minerales, en suspension acuosa, que contienen un

    carbonato natural que permite la reduccion del peso del papel a superficie constante de acuerdo con una de las

    reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque el pigmento, carga o mineral que contiene un carbonato natural se
    selecciona entre el carbonato de calcio natural o un carbonato que contiene una dolomita y mezclas de los mismos con talco, y/o caolln y/u oxido de titanio TiO2, oxido de magnesio MgO, y otros minerales inertes con respecto a los donantes de iones H3O+ de medianamente fuertes a fuertes.
  8. 8. Procedimiento de tratamiento de pigmentos, cargas o minerales, en suspension acuosa, que contienen un carbonato de calcio natural permitiendo la reduccion del peso del papel a superficie constante de acuerdo con la reivindicacion 7, caracterizado porque el carbonato de calcio natural se selecciona entre un marmol, una calcita o una tiza o un carbonato que contiene una dolomita.
    5 9. Procedimiento de tratamiento de pigmentos, cargas o minerales, en suspension acuosa, que contienen un
    carbonato natural que permite la reduccion del peso del papel a superficie constante de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el donante o los donantes de iones H3O+ fuertes se seleccionan entre el acido clorhldrico o el acido sulfurico y por que el donante o los donantes de iones H3O+ medianamente fuertes se seleccionan entre H2SO3, HSO4", H3PO4 o acido oxalico o mezclas de los mismos.
    10 10. Procedimiento de fabricacion de una suspension acuosa de pigmentos, cargas o minerales, en suspension
    acuosa, que contienen un carbonato natural, caracterizado por que, despues de las tres etapas del procedimiento de tratamiento de acuerdo con la reivindicacion 1, se usa un agente dispersante y, opcionalmente, una etapa de reconcentracion.
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