ES2895398T3 - Método para fabricar un medio de trituración - Google Patents

Método para fabricar un medio de trituración Download PDF

Info

Publication number
ES2895398T3
ES2895398T3 ES19209900T ES19209900T ES2895398T3 ES 2895398 T3 ES2895398 T3 ES 2895398T3 ES 19209900 T ES19209900 T ES 19209900T ES 19209900 T ES19209900 T ES 19209900T ES 2895398 T3 ES2895398 T3 ES 2895398T3
Authority
ES
Spain
Prior art keywords
weight
grinding
composition
particulate
certain embodiments
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
ES19209900T
Other languages
English (en)
Inventor
Tafadzwa Motsi
David Robert Skuse
Jean André Alary
Andreas Borger
Neil Rowson
Thomas Richard Skuse
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FiberLean Technologies Ltd
Original Assignee
FiberLean Technologies Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FiberLean Technologies Ltd filed Critical FiberLean Technologies Ltd
Application granted granted Critical
Publication of ES2895398T3 publication Critical patent/ES2895398T3/es
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21H—PULP COMPOSITIONS; PREPARATION THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASSES D21C OR D21D; IMPREGNATING OR COATING OF PAPER; TREATMENT OF FINISHED PAPER NOT COVERED BY CLASS B31 OR SUBCLASS D21G; PAPER NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D21H11/00—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only
    • D21H11/16—Pulp or paper, comprising cellulose or lignocellulose fibres of natural origin only modified by a particular after-treatment
    • D21H11/18—Highly hydrated, swollen or fibrillatable fibres
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D1/00—Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
    • D21D1/20—Methods of refining
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C04B35/111—Fine ceramics
    • C04B35/1115—Minute sintered entities, e.g. sintered abrasive grains or shaped particles such as platelets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/48—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on zirconium or hafnium oxides, zirconates, zircon or hafnates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1409—Abrasive particles per se
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21B—FIBROUS RAW MATERIALS OR THEIR MECHANICAL TREATMENT
    • D21B1/00—Fibrous raw materials or their mechanical treatment
    • D21B1/04—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres
    • D21B1/12—Fibrous raw materials or their mechanical treatment by dividing raw materials into small particles, e.g. fibres by wet methods, by the use of steam
    • D21B1/14—Disintegrating in mills
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21C—PRODUCTION OF CELLULOSE BY REMOVING NON-CELLULOSE SUBSTANCES FROM CELLULOSE-CONTAINING MATERIALS; REGENERATION OF PULPING LIQUORS; APPARATUS THEREFOR
    • D21C9/00—After-treatment of cellulose pulp, e.g. of wood pulp, or cotton linters ; Treatment of dilute or dewatered pulp or process improvement taking place after obtaining the raw cellulosic material and not provided for elsewhere
    • D21C9/001—Modification of pulp properties
    • D21C9/007—Modification of pulp properties by mechanical or physical means
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21D—TREATMENT OF THE MATERIALS BEFORE PASSING TO THE PAPER-MAKING MACHINE
    • D21D1/00—Methods of beating or refining; Beaters of the Hollander type
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3224—Rare earth oxide or oxide forming salts thereof, e.g. scandium oxide
    • C04B2235/3229—Cerium oxides or oxide-forming salts thereof

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)
  • Paper (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Disintegrating Or Milling (AREA)

Abstract

Un método para fabricar un medio de trituración cerámico particulado que tiene (i) una aspereza superficial de al menos aproximadamente 0,5 μm, o (ii) un coeficiente medio de fricción de al menos aproximadamente 0,10, o ambos (i) y (ii), en donde el medio de trituración particulado tiene una gravedad específica de al menos 3,5, dicho método comprende: a. obtener, proporcionar o fabricar una composición que comprende materias primas que comprenden al menos uno de zirconia (ZrO2) y alúmina (Al2O3), en donde opcionalmente la composición comprende adicionalmente ceria (CeO2) de aproximadamente 5 a aproximadamente 25 % en peso de ceria, basado en el peso total de la composición, por ejemplo, de aproximadamente 10 a aproximadamente 20 % en peso de ceria; b. mezclar la composición que comprende materias primas, para formar una mezcla; c. combinar la mezcla con aglutinante, para formar una mezcla aglutinada; d. granular la mezcla aglutinada al mezclar la composición de la mezcla aglutinada durante un período de tiempo durante el cual la velocidad de mezcla se reduce; e. opcionalmente secar la composición granulada; f. opcionalmente dar forma a la composición granulada; g. opcionalmente, dimensionar la composición granulada; y h. sinterizar la composición granulada, opcionalmente en donde los pasos de b) a d) se realizan en un mezclador equipado con un impulsor, en donde la velocidad del impulsor durante el paso b) es mayor que la velocidad del impulsor durante los pasos c) y d), y en donde la velocidad del impulsor durante el paso c) es igual a o mayor que la velocidad del impulsor durante el paso d).

Description

DESCRIPCIÓN
Método para fabricar un medio de trituración
La presente invención se dirige a un método para fabricar un medio de trituración particulado que se usa para fabricar celulosa microfibrilada.
Antecedentes de la invención
Los métodos y composiciones que comprenden celulosa microfibrilada se describen en el documento WO-A-2010/131016. Se ha demostrado que los productos de papel que comprenden tal celulosa microfibrilada exhiben excelentes propiedades del papel, tal como la resistencia del papel. Los métodos que se describen en el documento WO-A-2010/131016 también permiten la producción de celulosa microfibrilada de forma económica.
A pesar de los beneficios que se observan en el documento WO-A-2010/131016, existe una necesidad continua de mejorar adicionalmente la economía de la producción de celulosa microfibrilada a una escala industrial, y de desarrollar nuevos procesos para producir celulosa microfibrilada. También sería deseable ser capaz de desarrollar o mejorar adicionalmente una o más propiedades de la celulosa microfibrilada.
El documento WO-A-2009/018024 describe un método para fabricar un medio de trituración cerámico particulado que tiene una gravedad específica de al menos 3,5 que comprende a.) obtener, proporcionar o fabricar una composición que comprende materias primas que comprenden al menos uno de ZrO2 y AlO3; b. mezclar la composición, para formar una mezcla; c. combinar la mezcla con aglutinante, para formar una mezcla aglutinada; y h. sinterizar la composición granulada.
Resumen de la invención
De acuerdo con la presente invención, un método para fabricar un medio de trituración cerámico particulado se define en la presente reivindicación 1.
Se definen pasos opcionales adicionales en las presentes reivindicaciones de 1 a 8.
Breve descripción de las figuras
La FIGURA 1 es un gráfico que compara la resistencia al estallido del papel que comprende celulosa microfibrilada que se produce mediante el uso de un medio de trituración que se obtiene mediante el método de fabricación de un medio de trituración particulado de acuerdo con la presente invención y un medio de trituración comparativo.
Descripción detallada de la invención
Generalmente, la presente invención se relaciona con modificaciones, por ejemplo, mejoras, a los métodos y composiciones que se describen en el documento WO-A-2010/131016.
El método de microfibrilación
El método comprende un paso de microfibrilación de un sustrato fibroso que comprende celulosa mediante trituración en la presencia de un medio de trituración particulado, el cual debe eliminarse después de completada la trituración. Por "microfibrilación" se entiende un proceso, en el cual las microfibrillas de celulosa se liberan o se liberan parcialmente como especies individuales o como agregados pequeños en comparación con las fibras de la pulpa premicrofibrilada. Las fibras de celulosa típicas (es decir, pulpa premicrofibrilada) adecuadas para su uso en la fabricación de papel incluyen agregados más grandes de cientos o miles de fibrillas de celulosa individuales. Al microfibrilar la celulosa, se imparten características y propiedades particulares, que incluyen las características y propiedades que se describen en la presente descripción, a la celulosa microfibrilada y las composiciones que comprenden la celulosa microfibrilada.
En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado tiene una gravedad específica de al menos aproximadamente 3,5. Al comienzo de la trituración, el medio de trituración tiene: (i) una aspereza superficial de al menos aproximadamente 0,5 pm; o (ii) un coeficiente medio de fricción de al menos aproximadamente 0,10; o ambos (i) y (ii). Por "medio de trituración particulado" se entiende un medio distinto del material inorgánico particulado, el cual, en ciertas modalidades, se cotritura con el sustrato fibroso que comprende celulosa. Ventajosamente, se ha descubierto que un medio de trituración particulado que tiene una superficie relativamente áspera facilita, por ejemplo, mejora, la producción de microfibrillas durante la fabricación de celulosa microfibrilada. Se cree que las microfibrillas se forman debido a la interacción íntima de la superficie del medio de trituración particulado, el cual tiene una textura relativamente áspera y las fibras de celulosa durante el proceso de trituración. Sin querer limitarse a la teoría, se cree que el mecanismo de producción de microfibrillas se debe a que la superficie relativamente áspera del medio de trituración particulado 'engancha' y 'desgarra' y/o 'decapa' la celulosa durante la trituración. La interacción entre el medio de trituración particulado y la celulosa que da como resultado la celulosa microfibrilada puede incluir colisiones medio-celulosa, el cizallamiento de la celulosa entre las partículas del medio o entre las partículas del medio y la pared del triturador.
Como se usa en la presente descripción, el término "al comienzo de la trituración" se refiere a la condición del medio de trituración antes de que se haya usado en un proceso de trituración.
La aspereza superficial puede determinarse mediante interferometría óptica, es decir, la medición de la topografía de la superficie de una superficie de prueba del medio de trituración particulado con respecto a una superficie de referencia, como se lleva a cabo con un interferómetro óptico. En ciertas modalidades, la aspereza superficial se determina de acuerdo con el siguiente método. Se obtiene una muestra representativa del medio de trituración particulado y se coloca en un interferómetro acoplado a un microscopio óptico. Un interferómetro adecuado es un Omniscan MicroXAM2. Un microscopio óptico adecuado es un Microscopio Óptico Keyence. Una muestra representativa consiste en 5 partículas individuales (por ejemplo, perlas) del medio de trituración particulado que se va a analizar, que se seleccionan al azar de cualquier lote dado del medio de trituración particulado. Se determina una aspereza superficial para cada partícula individual en dos lugares diferentes de la superficie, y se promedian los 10 resultados (es decir, dos por partícula). El tamaño del área de la superficie que se analiza en cada lugar de cada partícula es constante. Un procedimiento de funcionamiento adecuado del interferómetro se proporciona en el Apéndice 1. En ciertas modalidades, la aspereza superficial se determina de acuerdo con el procedimiento de funcionamiento del interferómetro que se proporciona en el Apéndice 1, o cualquier otro procedimiento adecuado, el cual proporcione esencialmente el mismo resultado.
El coeficiente medio de fricción se puede determinar mediante tribometría, es decir, la medición de la fricción en una superficie, como se lleva a cabo con un tribómetro. Un tribómetro mide la magnitud de la fricción y el desgaste mientras las superficies se frotan unas sobre otras. En ciertas modalidades, el coeficiente medio de fricción se determina de acuerdo con el siguiente método. Se obtienen tres muestras individuales (por ejemplo, perlas) del medio de trituración particulado que se va a analizar, y cada muestra se somete a tres ejecuciones idénticas en un tribómetro. Se determina un coeficiente de fricción para cada ejecución, para dar nueve mediciones del coeficiente de fricción (es decir, tres por cada muestra). Se obtiene un coeficiente medio de fricción al sumar las nueve mediciones del coeficiente de fricción y dividir por nueve. Un procedimiento de funcionamiento adecuado del tribómetro se proporciona en el Apéndice 2. En ciertas modalidades, el coeficiente medio de fricción se determina de acuerdo con el procedimiento de funcionamiento del tribómetro que se proporciona en el Apéndice 2, o cualquier otro procedimiento adecuado, el cual produzca esencialmente el mismo resultado.
En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado tiene una aspereza superficial de aproximadamente 0,5 |jm a aproximadamente 5,0 jm, por ejemplo, de aproximadamente 0,5 jm a aproximadamente 4,0 jm, o de aproximadamente 0,5 jm a aproximadamente 3,0 jm, o de aproximadamente 0,5 jm a aproximadamente 2,5 jm, o de aproximadamente 0,5 jm a aproximadamente 2,0 jm, o de aproximadamente 0,5 jm a aproximadamente 1,5 jm, o de aproximadamente 0,5 jm a aproximadamente 1,0 jm, o de aproximadamente 0,55 jm a aproximadamente 5,0 jm, o de aproximadamente 0,6 jm a aproximadamente 5,0 jm, o de aproximadamente 0,65 jm a aproximadamente 5,0 jm, o de aproximadamente 0,7 jm a aproximadamente 5,0 jm, o de aproximadamente 0,75 jm a aproximadamente 5,0 jm, o de aproximadamente 0,8 jm a aproximadamente 5,0 jm, o de aproximadamente 0,85 jm a aproximadamente 5,0 jm, o de aproximadamente 0,90 jm a aproximadamente 5,0 jm, o de aproximadamente 0,95 jm a aproximadamente 0,5 jm, o de aproximadamente 1,0 jm a aproximadamente 5,0 jm. En ciertas modalidades, la aspereza superficial es igual a o de menos de aproximadamente 5,0 jm, por ejemplo, igual a o de menos de aproximadamente 4,5 jm, o igual a o de menos de aproximadamente 4,0 jm, o igual a o de menos de aproximadamente 3,5 jm, o igual a o de menos de aproximadamente 3,0 jm, o igual a o de menos de aproximadamente 2,8 jm, o igual a o de menos de aproximadamente 2,6 jm, o igual a o de menos de aproximadamente 2,4 jm, o igual a o de menos de aproximadamente 2,2 jm, o igual a o de menos de aproximadamente 2,0 jm, o igual a o de menos de aproximadamente 1,8 jm, o igual a o de menos de aproximadamente 1,6 jm, o igual a o de menos de aproximadamente 1,4 jm, o igual a o de menos de aproximadamente 1,2 jm, o igual a o de menos de aproximadamente 1,0 jm.
En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado tiene una aspereza superficial de al menos aproximadamente 0, 55 jm, por ejemplo, al menos aproximadamente 0,6 jm, o al menos aproximadamente 0,65 jm, o al menos aproximadamente 0,7 jm, o al menos aproximadamente 0,75 jm, o al menos aproximadamente 0,8 jm , o al menos aproximadamente 0,85 jm, o al menos aproximadamente 0,9 jm, o al menos aproximadamente 0,95 jm, o al menos aproximadamente 1,0 jm, o al menos aproximadamente 1,05 jm, o al menos aproximadamente 1,1 jm , o al menos aproximadamente 1,15 jm, o al menos aproximadamente 1,2 jm, o al menos aproximadamente 1,25 jm, o al menos aproximadamente 1,3 jm , o al menos aproximadamente 1,35 jm, o al menos aproximadamente 1,4 jm , o al menos aproximadamente 1,45 jm , o al menos aproximadamente 1,5 jm , o al menos aproximadamente 1,55 jm, o al menos aproximadamente 1,6 jm, o al menos aproximadamente 1,65 jm, o al menos aproximadamente 1,7 jm, o al menos aproximadamente 1,75 jm, o al menos aproximadamente 1,8 jm, o al menos aproximadamente 1,85 jm, o al menos aproximadamente 1,9 jm, o al menos aproximadamente 1,95 jm, o al menos aproximadamente 2,0 |jm, o al menos aproximadamente 2,05 |jm, o al menos aproximadamente 2,1 jm , o al menos aproximadamente 2,15 jm , o al menos aproximadamente 2,2 jm, o al menos aproximadamente 2,25 jm, o al menos aproximadamente 2,3 jm, o al menos aproximadamente de 2,35 jm, o al menos aproximadamente de 2,4 jm , o al menos aproximadamente 2,45 jm, o al menos aproximadamente 2,5 jm, o al menos aproximadamente 2,55 jm, o al menos aproximadamente 2,6 jm, o al menos aproximadamente 2,65 jm, o al menos aproximadamente 2,7 jm, o al menos aproximadamente 2,75 jm, o al menos aproximadamente al menos aproximadamente 2,8 jm , o al menos aproximadamente 2,85 jm, o al menos aproximadamente 2,9 jm, o al menos aproximadamente 2,95 jm, o al menos aproximadamente 3,0 jm.
En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado tiene una aspereza superficial de al menos aproximadamente 1,6 jm, por ejemplo, de aproximadamente 1,6 jm a aproximadamente 5,0 jm, o al menos aproximadamente 1,7 jm, o al menos aproximadamente 1,8 jm, o al menos aproximadamente 1,9 jm, o al menos aproximadamente 2,0 jm, o al menos aproximadamente 2,1 jm, o al menos aproximadamente 2,2 jm, o al menos aproximadamente 2,3 jm, o al menos aproximadamente 2,4 jm, o al menos aproximadamente 2,5 jm, o al menos aproximadamente 2,6 jm, o al menos aproximadamente 2,7 jm, o al menos aproximadamente 2,8 jm, o al menos aproximadamente 2,9 jm, o al menos aproximadamente 3,0 jm, o al menos aproximadamente 3,1 jm, o al menos aproximadamente 3,2 jm, o al menos aproximadamente 3,3 jm, o al menos aproximadamente 3,4 jm, o al menos aproximadamente 3,5 jm, o al menos aproximadamente 3,6 jm, o al menos aproximadamente 3,7 jm, o al menos aproximadamente 3,8 jm, o al menos aproximadamente 3,9 jm, o al menos aproximadamente 4,0 jm. En ciertas modalidades, la aspereza superficial es igual a o de menos de aproximadamente 5,0 jm, por ejemplo, igual a o de menos de aproximadamente 4,5 jm, o igual a o de menos de aproximadamente 4,0 jm.
En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado tiene un coeficiente medio de fricción de aproximadamente 0,10 a aproximadamente 0,50, por ejemplo, de aproximadamente 0,15 a aproximadamente 0,50, o de aproximadamente 0,175 a aproximadamente 0,50, o de aproximadamente 0,20 a aproximadamente 0,50, o de aproximadamente 0,225 a aproximadamente 0,50, o de aproximadamente 0,25 a aproximadamente 0,50, o de aproximadamente 0,275 a aproximadamente 0,50, o de aproximadamente 0,30 a aproximadamente 0,50, o de aproximadamente 0,325 a aproximadamente 0,50, o de aproximadamente 0,35 a aproximadamente 0,50, o de aproximadamente 0,375 a aproximadamente 0,50, o de aproximadamente 0,40 a aproximadamente 0,50.
En ciertas modalidades, el coeficiente medio de fricción es igual a o de menos de aproximadamente 0,50, por ejemplo, igual a o de menos de aproximadamente 0,48, o igual a o de menos de aproximadamente 0,46, o igual a o de menos de aproximadamente 0,44, o igual a o de menos de aproximadamente 0,42, o igual a o de menos de aproximadamente 0,40, o igual a o de menos de aproximadamente 0,39, o igual a o de menos de aproximadamente 0,38, o igual a o de menos de aproximadamente 0,37, o igual a o de menos de aproximadamente 0,36, o igual a o de menos de aproximadamente 0,35.
En ciertas modalidades, el coeficiente medio de fricción es al menos aproximadamente 0,15, por ejemplo, al menos aproximadamente 0,175, o al menos aproximadamente 0,20, o al menos aproximadamente 0,225, o al menos aproximadamente 0,25, o al menos aproximadamente 0,275 o al menos aproximadamente 0,30.
En ciertas modalidades, el medio de trituración tiene una aspereza superficial de aproximadamente 0,5 jm a aproximadamente 5,0 jm y un coeficiente medio de fricción de aproximadamente 0,10 a aproximadamente 0,50, por ejemplo, una aspereza superficial de aproximadamente 0,75 jm a aproximadamente 5,0 jm y una coeficiente medio de fricción de aproximadamente 0,10 a aproximadamente 0,50, o una aspereza superficial de aproximadamente 1,0 jm a aproximadamente 5,0 jm y un coeficiente medio de fricción de aproximadamente 0,10 a aproximadamente 0,50, o una aspereza superficial de aproximadamente 1,0 jm a aproximadamente 5,0 jm y un coeficiente medio de fricción de aproximadamente 0,10 a aproximadamente 0,50, o una aspereza superficial de aproximadamente 0,5 jm a aproximadamente 5,0 jm y un coeficiente medio de fricción de aproximadamente 0,20 a aproximadamente 0,50, o una aspereza superficial de aproximadamente 0,5 jm a aproximadamente 5,0 jm y un coeficiente medio de fricción de aproximadamente 0,25 a aproximadamente 0,50, o una aspereza superficial de aproximadamente 0,5 jm a aproximadamente 5,0 jm y un coeficiente medio de fricción de aproximadamente 0,30 a aproximadamente 0,50, o una superficie aspereza de aproximadamente 0,75 jm a aproximadamente 4,0 jm y un coeficiente medio de fricción de aproximadamente 0,20 a aproximadamente 0,40, o una aspereza superficial de aproximadamente 0,75 jm a aproximadamente 3,5 jm y un coeficiente medio de fricción de aproximadamente 0,25 a aproximadamente 0,40.
En ciertas modalidades, por ejemplo, ciertas modalidades del quinto aspecto, el medio de trituración particulado tiene un coeficiente medio de fricción de al menos aproximadamente 0,26, por ejemplo, al menos aproximadamente 0,28, o al menos aproximadamente 0,30, o al menos aproximadamente, o al menos aproximadamente 0,32, o al menos aproximadamente 0,34, o al menos aproximadamente 0,36, o al menos aproximadamente 0,38, o al menos aproximadamente 0,40, o al menos aproximadamente 0,42, o al menos aproximadamente 0,44, o al menos aproximadamente 0,46, o al menos aproximadamente 0,48, o al menos aproximadamente 0,50. En ciertas modalidades, el coeficiente de fricción no es mayor que aproximadamente 0,80, por ejemplo, no mayor que aproximadamente 0,75, o no mayor que aproximadamente 0,70, o no mayor que aproximadamente 0,65, o no mayor que aproximadamente 0,60, o no mayor que aproximadamente 0,55.
En ciertas modalidades, después de completada la trituración, la aspereza superficial del medio de trituración particulado es al menos aproximadamente 90 % de la aspereza superficial al comienzo de la trituración, por ejemplo, al menos aproximadamente 92 % de la aspereza superficial, o al menos aproximadamente 94 % de la aspereza superficial, o al menos aproximadamente 96 % de la aspereza superficial o al menos aproximadamente 98 % de la aspereza superficial, o al menos aproximadamente 99 % de la aspereza superficial al comienzo de la trituración, como se determina de acuerdo con los métodos que se describen en la presente descripción. Como se usa en la presente descripción, el término "después de completada la trituración" se refiere a la condición del medio de trituración después de su uso en un método de acuerdo con el primer aspecto de la invención, es decir, un método para fabricar celulosa microfibrilada que comprende un paso de microfibrilación de un sustrato fibroso que comprende celulosa mediante trituración en la presencia del medio de trituración, por ejemplo, un método para fabricar celulosa microfibrilada que tiene una pendiente de la fibra de 20 a 50. Dicho método puede llevarse a cabo en la presencia o ausencia de material inorgánico particulado triturable.
En ciertas modalidades, después de completada la trituración, la aspereza superficial es al menos la misma que la aspereza superficial al comienzo de la trituración, como se determina de acuerdo con los métodos que se describen en la presente descripción. En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado se pone áspero durante la trituración, de manera que, después de completada la trituración, la aspereza superficial es mayor que la aspereza superficial al comienzo de la trituración, como se determina de acuerdo con los métodos que se describen en la presente descripción. Por ejemplo, en ciertas modalidades, la aspereza superficial aumenta en al menos aproximadamente 1 % durante la trituración (es decir, la aspereza superficial al final del proceso de trituración es al menos aproximadamente 1 % mayor que la aspereza superficial al comienzo del proceso de trituración), o aumenta en al menos aproximadamente 2 % durante la trituración, o aumenta en al menos 3 % durante la trituración, o aumenta en al menos 4 % durante la trituración, o aumenta en al menos 5 % durante la trituración, o aumenta en al menos 6 % durante la trituración, o aumenta en al menos 7 % durante la trituración, o aumenta en al menos 8 % durante la trituración, o aumenta en al menos 9 % durante la trituración, o aumenta en al menos 10 % durante la trituración, o aumenta en al menos 11 % durante la trituración, o aumenta en al menos 12 % durante la trituración, o aumenta en al menos 13 % durante la trituración, o aumenta en al menos 14 % durante la trituración, o aumenta en al menos 15 % durante la trituración, o aumenta en al menos 16 % durante la trituración, o aumenta en al menos 17 % durante la trituración, o aumenta en al menos 18 % durante la trituración, o aumenta en al menos 19 % durante la trituración, o aumenta en hasta aproximadamente 20 % durante la trituración. La provisión y el uso de un medio de trituración, el cual se pone áspero (o al menos retiene al menos 90 % de su aspereza superficial inicial) durante la trituración es contrario a los medios de trituración convencionales, los cuales normalmente se suavizarían durante la trituración. La provisión y el uso de un medio de trituración, el cual ya posee una aspereza superficial mayor que la de los medios de trituración convencionales y el cual adicionalmente se pone áspero durante el proceso de trituración puede proporcionar beneficios adicionales, tales como, por ejemplo, un ahorro continuo en el aporte total de energía durante el proceso de trituración y/o mejoras adicionales en una o más propiedades, por ejemplo, una propiedad de resistencia de la celulosa microfibrilada y/o productos de papel (por ejemplo, resistencia al estallido) que comprenden la celulosa microfibrilada, y/o menos, o incluso ninguna, necesidad de reponer al proceso de trituración con medios de trituración nuevos que tengan la aspereza superficial y/o el coeficiente de fricción requeridos.
Por lo tanto, en ciertas modalidades, se proporciona un método de fabricación de celulosa microfibrilada mediante la microfibrilación de un sustrato fibroso que comprende celulosa mediante su trituración en la presencia de un medio de trituración particulado, como se describe en la presente descripción, sin reponer al método con medios de trituración nuevos, en donde al comienzo de la trituración, el medio de trituración particulado tiene: (i) una aspereza superficial de al menos aproximadamente 0,5 um; o (ii) un coeficiente medio de fricción de al menos aproximadamente 0,10; o ambos (i) y (ii).
Adicionalmente, de acuerdo con ciertas modalidades, se proporciona un método para fabricar simultáneamente (a) celulosa microfibrilada y (b) un medio de trituración particulado áspero, que comprende triturar un sustrato fibroso que comprende celulosa mediante trituración en la presencia de un medio de trituración particulado, como se describe en la presente descripción, el cual tiene al comienzo de la trituración: (i) una aspereza superficial de al menos aproximadamente 0,5 um; o (ii) un coeficiente medio de fricción de al menos aproximadamente 0,10; o ambos (i) y (ii).
Alternativamente o adicionalmente, ventajosamente adicionalmente, en ciertas modalidades, después de completada la trituración, el coeficiente medio de fricción es al menos aproximadamente 90 % del coeficiente medio de fricción al comienzo de la trituración, por ejemplo, al menos aproximadamente 92 % del coeficiente medio de fricción al comienzo de la trituración, o al menos aproximadamente 94 % del coeficiente medio de fricción al comienzo de la trituración, o al menos aproximadamente 96 % del coeficiente medio de fricción al comienzo de la trituración, o al menos aproximadamente 98 % del coeficiente medio de fricción al comienzo de la trituración, o al menos aproximadamente 99 % del coeficiente medio de fricción al comienzo de la trituración, como se determina de acuerdo con los métodos que se describen en la presente descripción. En ciertas modalidades, después de completada la trituración, el coeficiente medio de fricción es al menos el mismo mientras que la superficie se vuelve áspera al comienzo de la trituración, como se determina de acuerdo con los métodos que se describen en la presente descripción. En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado se pone áspero durante la trituración, de manera que, después de completada la trituración, el coeficiente medio de fricción es mayor que el coeficiente medio de fricción al comienzo de la trituración, como se determina de acuerdo con los métodos que se describen en la presente descripción. Por ejemplo, en ciertas modalidades, el coeficiente medio de fricción aumenta en al menos aproximadamente 1 % durante la trituración, o aumenta en al menos aproximadamente 2 % durante la trituración, o aumenta en al menos 3 % durante la trituración, o aumenta en al menos 4 % durante la trituración, o aumenta en al menos 5 % durante la trituración, o aumenta en al menos 6 % durante la trituración, o aumenta en al menos 7 % durante la trituración, o aumenta en al menos 8 % durante la trituración, o aumenta en al menos 9 % durante la trituración, o aumenta en al menos 10 % durante la trituración, o aumenta en al menos 11 % durante la trituración, o aumenta en al menos 12 % durante la trituración, o aumenta en al menos 13 % durante la trituración, o aumenta en al menos 14 % durante la trituración, o aumenta en al menos 15 % durante la trituración, o aumenta en al menos 16 % durante la trituración, o aumenta en al menos 17 % durante la trituración, o aumenta en al menos 18% durante la trituración, o aumenta en al menos 19 % durante la trituración, o aumenta en hasta aproximadamente 20 % durante la trituración.
Se entenderá adicionalmente que en ciertas modalidades, un número relativamente pequeño de partículas (por ejemplo, cinco o menos partículas en una muestra representativa de 100 partículas) que tienen una aspereza superficial de menos de 0,5 pm y/o un coeficiente medio de menos de 0,10 pueden estar presente como un subproducto del proceso mediante el cual se fabrican o manipulan las partículas del medio de trituración.
En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado tiene un gravedad específica de aproximadamente 3,5 a aproximadamente 8,0, por ejemplo, de aproximadamente 3,5 a aproximadamente 7,0, o de aproximadamente 3,5 a aproximadamente 6, 5, o una gravedad específica de al menos aproximadamente 3,6, o al menos aproximadamente 3,7, o al menos aproximadamente 3,8, o al menos aproximadamente 3,9, o al menos aproximadamente 4,0, o al menos aproximadamente 4,1, o al menos aproximadamente 4,2, o al menos aproximadamente 4,3, o al menos aproximadamente 4,4, o al menos aproximadamente 4,5, o al menos aproximadamente 4,6, o al menos aproximadamente 4,7, o al menos aproximadamente 4,8, o al menos aproximadamente 4,9, o al menos aproximadamente 5,0, o al menos aproximadamente 5,1, o al menos aproximadamente 5,2, o al menos aproximadamente 5,3, o al menos aproximadamente 5,4, o al menos aproximadamente 5,5, o al menos aproximadamente 5,6, o al menos aproximadamente 5,6, o al menos aproximadamente 5,7, o al menos aproximadamente 5,8, o al menos aproximadamente 5,9, o al menos aproximadamente 6,0. Se prefieren gravedades específicas más altas ya que tales medios de trituración tienen una tendencia reducida, o incluso nula, a decantarse del recipiente de trituración, por ejemplo, un molino de torre, durante la fabricación de la celulosa microfibrilada. Adicionalmente, las gravedades específicas más altas permiten un aumento en la productividad y el uso del molino. Esto se debe a que los medios más densos dan como resultado un consumo de energía del motor más alto (es decir, mayor eficiencia del motor); hay más energía que se transfiere a las partículas por unidad de tiempo dentro del volumen del triturador cuando se usan medios de gravedad específica más alta. Como un resultado, se reduce el tiempo para llegar a una energía o tamaño de partícula objetivo.
En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado comprende, consiste esencialmente en, o consiste en, partículas que tienen un tamaño de partícula en el intervalo de aproximadamente 0,5 mm a aproximadamente 15 mm, por ejemplo, de aproximadamente 0,5 mm a aproximadamente 12 mm, por ejemplo, de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 10 mm, o de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 8 mm, o de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 6 mm, o de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 5 mm, o de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 4 mm, o de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 3 mm. El término 'tamaño de partícula' que se usa en este contexto se entiende que significa para los expertos en la técnica que las partículas pasan a través de un tamiz que tiene un tamaño de abertura correspondiente al tamaño de las partículas. Por lo tanto, a manera de ejemplo, el paso de partículas a través de un tamiz que tiene un tamaño de abertura de 8 mm produciría partículas de medio de trituración con un tamaño de partícula no mayor que 8 mm. Similarmente, un medio de trituración que tiene un tamaño de partícula de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 3 mm, se entiende como que el medio de trituración podría obtenerse mediante el uso de tamices con tamaños de abertura de aproximadamente 1 mm (mínimo) y aproximadamente 3 mm (máximo), respectivamente.
El medio de trituración particulado puede formarse de material natural o sintético, por ejemplo, formarse de un material denso, duro, mineral, cerámico o metálico adecuado para su uso como medio de trituración. El medio de trituración particulado es un medio de trituración cerámico. Tales materiales incluyen alúmina, zirconia, silicato de zirconio, itria, ceria o zirconia estabilizada con itria y/o ceria, y mezclas de los mismos. En ciertas modalidades, el medio de trituración cerámico particulado puede tener una estructura compuesta de más de un material, por ejemplo, alúmina y zirconia, o alúmina y silicato de zirconio, o alúmina y mullita. En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado no consiste exclusivamente en mullita. En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado no contiene mullita.
El medio de trituración particulado se puede formular para restringir el contenido de SiO2 a un nivel bajo específico, por ejemplo, menos de aproximadamente 4 % en peso, y preferiblemente no más de aproximadamente 2 % en peso. El medio de trituración particulado puede contener no más de 10 por ciento en peso de óxido de hierro, por ejemplo, no más de 8 % en peso de óxido de hierro, o no más de 6 % en peso de óxido de hierro, o no más de 4 % en peso de óxido de hierro, o no más de 2 % en peso de óxido de hierro, o no más de 1 % en peso de óxido de hierro.
En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado es un medio de trituración particulado como se describe en detalle a continuación.
El medio de trituración particulado puede comprender partículas de cualquier forma adecuada, por ejemplo, bolas, perlas, cilindros, granos, varillas, discos, cubos, toroides, conos y similares.
En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado comprende partículas sustancialmente esféricas, por ejemplo, bolas y/o perlas. Por ejemplo, el medio de trituración puede comprender al menos 10 % en peso de partículas sustancialmente esféricas, o puede comprender al menos 20 % en peso de partículas sustancialmente esféricas, o puede comprender al menos 30 % en peso de partículas sustancialmente esféricas, o puede comprender al menos 40 % en peso de partículas sustancialmente esféricas, o puede comprender al menos 50 % en peso de partículas sustancialmente esféricas, o puede comprender al menos 60 % en peso de partículas sustancialmente esféricas, o puede comprender al menos 70 % en peso sustancialmente esféricas partículas, o puede comprender al menos 80 % en peso de partículas sustancialmente esféricas, o puede comprender al menos 90 % en peso de partículas sustancialmente esféricas, o puede comprender esencialmente solo (por ejemplo, 95 % en peso o más, o al menos 99 % en peso) partículas sustancialmente esféricas.
En ciertas modalidades, el medio de trituración comprende partículas en forma de varilla, por ejemplo, partículas en forma de varilla que tienen una relación de aspecto igual a o mayor que aproximadamente 2:1.
Las partículas en forma de varilla son cuerpos sólidos, los cuales tienen un eje que recorre la longitud del cuerpo alrededor del cual se define una superficie exterior, y superficies extremas opuestas. La superficie exterior y las superficies extremas opuestas definen juntas el cuerpo. En ciertas modalidades, el eje longitudinal es sustancialmente rectilíneo, por lo cual se entiende que la línea que representa la distancia más corta entre los dos extremos cae completamente dentro del cuerpo. En otras modalidades, las partículas en forma de varilla pueden tomar una forma arqueada en la cual el eje es curvilíneo y la línea que representa la distancia más corta no cae completamente dentro del cuerpo. Se contemplan mezclas de cuerpos en forma de varilla que tienen un eje rectilíneo y cuerpos que tienen una forma arqueada, así como modalidades en las cuales sustancialmente todas (por ejemplo, 90 % en peso o 95 % en peso o 99 % en peso) las partículas en forma de varilla de relación de aspecto de 2:1 o más tienen ya sea la forma rectilínea o tienen la forma arqueada.
En ciertas modalidades, la sección transversal de las partículas en forma de varilla es sustancialmente constante a lo largo de la longitud de la partícula. Por "sustancialmente constante" se entiende que la dimensión principal de la sección transversal no varía en, por ejemplo, más de 20 % o en más de 10 % o en más de 5 %. En otra modalidad, la sección transversal de las partículas en forma de varilla varía a lo largo de la longitud de la partícula en, por ejemplo, en más de 20 %. Por ejemplo, el cuerpo de la partícula en forma de varilla puede tomar la forma de un barril en el cual la sección transversal en cada uno de los extremos del cuerpo de la partícula es menor que la sección transversal que se mide entre los extremos; o por ejemplo, el cuerpo de la partícula en forma de varilla puede tomar la forma de un barril inverso en el cual la sección transversal en cada uno de los extremos de la partícula es mayor que la sección transversal que se mide entre los extremos. La forma de la sección transversal de las partículas en forma de varilla puede ser simétrica o asimétrica. Por ejemplo, la forma de la sección transversal puede ser circular o sustancialmente circular, o puede ser sustancialmente ovoide. Otras formas incluyen formas angulares, tales como triángulos, cuadrados, rectángulos, estrellas (de cinco y seis puntas), diamantes, etc. El límite entre la superficie exterior longitudinal y las superficies extremas opuestas puede ser angular, es decir, que tiene un límite nítido discreto, o no angular, es decir, que son redondeados o arqueados. Las superficies de los extremos pueden ser planas, convexas o cóncavas.
Como se señaló anteriormente, la relación de aspecto de las partículas en forma de varilla es ventajosamente 2:1 o más de 2:1. La relación de aspecto debe entenderse como la relación entre la dimensión más larga de la partícula y la dimensión más corta. Para los propósitos actuales, la dimensión más larga es la longitud axial de las partículas en forma de varilla. Donde la partícula tiene una sección transversal constante a lo largo de su longitud, la dimensión más corta para los propósitos de definir la relación de aspecto es la dimensión más grande de la sección transversal, la cual pasa por el centro geométrico de la sección transversal de la partícula. Donde la sección transversal varía a lo largo de la longitud de la partícula, la dimensión más corta para los propósitos de definir la relación de aspecto es la dimensión más grande en el punto en el cual la sección transversal es máxima. Donde la partícula tiene una sección transversal de forma irregular, la dimensión más corta para los propósitos de definir la relación de aspecto es la dimensión transversal máxima perpendicular al eje de la partícula en forma de varilla. Un ejemplo de partículas en forma de varilla adecuadas para su uso en ciertas modalidades de la invención son las partículas que tienen un eje sustancialmente rectilíneo y una sección transversal sustancialmente circular.
Otro ejemplo de partículas en forma de varilla adecuadas para su uso en ciertas modalidades de la invención son las partículas que tienen una forma arqueada y una sección transversal sustancialmente circular. En ambos de estos ejemplos, el límite entre la superficie exterior longitudinal y las superficies extremas opuestas está redondeado y los extremos son generalmente planos o convexos. En ciertas modalidades, las partículas en forma de varilla tienen una relación de aspecto de 2,5:1 o más de 2,5:1, o una relación de aspecto de 3:1 o más de 3:1, o una relación de aspecto de 4:1 o más de 4:1, o una relación de aspecto de 5:1 o más de 5:1, o una relación de aspecto de 6:1 o más de 6:1. La relación de aspecto puede ser 10:1 o menos de 10:1, o puede ser 9:1 o menos de 9:1 o puede ser 8:1 o menos de 8:1 o puede ser 7:1 o menos de 7:1 o puede ser 6:1 o menos de 6:1 o puede ser 5:1 o menos de 5:1. La relación de aspecto puede estar en el intervalo de 2:1 a 10:1 o puede estar en el intervalo de 2:1 a 5:1 o puede estar en el intervalo de 3:1 a 8:1 o puede estar en el intervalo de 3:1 a 6:1.
En ciertas modalidades, la longitud axial de las partículas en forma de varilla varía de aproximadamente 1 mm a aproximadamente 5 mm, o de aproximadamente 2 mm a aproximadamente 4 mm. En otra modalidad, la longitud de la varilla es menos de aproximadamente 3 mm.
En ciertas modalidades, el medio de trituración puede comprender (es decir, adicionalmente a las partículas en forma de varilla que tienen una relación de aspecto de 2:1 o más) otras partículas que se seleccionan de partículas en forma de varilla que tienen una relación de aspecto de menos de 2:1 y partículas que tienen otras formas, tales como esferas, cilindros, cubos, discos, toroides, conos, y similares. Por ejemplo, el medio de trituración puede comprender al menos 10 % en peso de partículas en forma de varilla que tienen una relación de aspecto de 2:1 o más, o puede comprender al menos 20 % en peso de partículas en forma de varilla que tienen una relación de aspecto de 2:1 o más, o puede comprender al menos 30 % en peso de partículas en forma de varilla que tienen una relación de aspecto de 2:1 o más, o puede comprender al menos 40 % en peso de partículas en forma de varilla que tienen una relación de aspecto de 2:1 o más, o puede comprender al menos 50 % en peso de partículas en forma de varilla que tienen una relación de aspecto de 2:1 o más, o puede comprender al menos 60 % en peso de partículas en forma de varilla que tienen una relación de aspecto de 2:1 o más, o puede comprender al menos 70 % en peso de partículas en forma de varilla que tienen una relación de aspecto de 2:1 o más, o puede comprender al menos 80 % en peso de partículas en forma de varilla que tienen una relación de aspecto de 2:1 o más, o puede comprender al menos 90 % en peso de partículas en forma de varilla que tienen una relación de aspecto de 2:1 o más, o puede comprender esencialmente solo (por ejemplo, 95 % en peso o más) partículas en forma de varilla que tienen una relación de aspecto de 2:1 o más. Se entenderá adicionalmente que en ciertas modalidades de la invención, puede estar presente un número relativamente pequeño de partículas conformadas que tienen una relación de aspecto de menos de 2:1 como un subproducto del proceso mediante el cual se fabrican o manipulan las partículas. Similarmente, las partículas en forma de varilla que tengan una relación de aspecto relativamente alta, tal como, por ejemplo, mayor que aproximadamente 10:1 pueden adicionarse al proceso de trituración, en cuyo caso estas varillas pueden romperse a su propia longitud preferida durante el proceso de trituración. También se entenderá que mientras progresa el proceso de trituración, la forma de al menos algunas de las partículas en forma de varilla puede evolucionar de manera que los extremos se redondeen, y la relación de aspecto baje, y en algunos casos las partículas vírgenes en forma de varilla pueden eventualmente convertirse en pequeñas esferas, por lo que un triturador maduro típico puede contener varillas, varillas gastadas e incluso esferas. Por lo tanto, una muestra "trabajada" de partículas en forma de varilla, las cuales originalmente tenían una relación de aspecto de al menos 2:1 o más puede contener una mayoría (si se trabaja el tiempo suficiente) de partículas de forma algo diferente a las partículas en forma de varilla que comprenden los medios vírgenes. El triturador puede rellenarse con medios nuevos que comprendan partículas en forma de varilla que tienen una relación de aspecto de 2:1 o más.
El sustrato fibroso que comprende celulosa puede derivarse de cualquier fuente adecuada, tales como madera, hierbas (por ejemplo, caña de azúcar, bambú), o trapos (por ejemplo, desechos textiles, algodón, cáñamo o lino). El sustrato fibroso que comprende celulosa puede estar en la forma de pulpa (es decir, una suspensión de fibras de celulosa en agua), la cual puede prepararse mediante cualquier tratamiento químico o mecánico adecuado, o una combinación de los mismos. Por ejemplo, la pulpa puede ser una pulpa química, o una pulpa quimiotermomecánica, o una pulpa mecánica, o una pulpa reciclada, o recortes de una fábrica de papel, o una corriente de desechos de una fábrica de papel, o desechos de una fábrica de papel, o una combinación de los mismos. La pulpa de celulosa puede batirse (por ejemplo, en una batidora Valley) y/o refinarse de otra manera (por ejemplo, al procesar en un refinador cónico o de placa) hasta cualquier drenabilidad predeterminada, informado en la técnica como drenabilidad según la norma canadiense (CSF) en cm3. CSF se entiende como un valor para la velocidad de drenabilidad o drenaje de la pulpa que se mide por la velocidad a la que se puede drenar una suspensión de pulpa. Por ejemplo, la pulpa de celulosa puede tener una drenabilidad según la norma canadiense de aproximadamente 10 cm3 o mayor antes de microfibrilarse. La pulpa de celulosa puede tener un CSF de aproximadamente 700 cm3 o menos, por ejemplo, igual a o de menos de aproximadamente 650 cm3, o igual a o de menos de aproximadamente 600 cm3, o igual a o de menos de aproximadamente 550 cm3, o igual a o de menos de aproximadamente 500 cm3, o igual a o de menos de aproximadamente 450 cm3, o igual a o de menos de aproximadamente 400 cm3, o igual a o de menos de aproximadamente 350 cm3, o igual a o de menos de aproximadamente 300 cm3, o igual a o de menos de aproximadamente 250 cm3, o igual a o de menos de aproximadamente 200 cm3, o igual a o de menos de aproximadamente 150 cm3, o igual a o de menos de aproximadamente 100 cm3, o igual a o de menos de aproximadamente 50 cm3. La pulpa de celulosa puede deshidratarse luego mediante métodos que se conocen bien en la técnica, por ejemplo, la pulpa puede filtrarse a través de un tamiz para obtener una hoja húmeda que comprenda al menos aproximadamente 10 % de sólidos, por ejemplo, al menos aproximadamente 15 % de sólidos, o al menos aproximadamente 20 % de sólidos, o al menos aproximadamente 30 % de sólidos, o al menos aproximadamente 40 % de sólidos. La pulpa puede usarse en un estado sin refinar; es decir, sin batirse o deshidratarse, o refinarse de otra manera.
El paso de microfibrilación puede llevarse a cabo en cualquier aparato adecuado, que incluye, pero no se limita a, un refinador. En una modalidad, el paso de microfibrilación se lleva a cabo en un recipiente de trituración. El paso de microfibrilación puede llevarse a cabo en un entorno acuoso, es decir, en condiciones de trituración en húmedo. En otra modalidad, el paso de microfibrilación se lleva a cabo en un homogeneizador.
En ciertas modalidades, el proceso de microfibrilación, por ejemplo, trituración, se lleva a cabo en la presencia de material inorgánico particulado triturable. En ciertas modalidades, la trituración se lleva a cabo en la ausencia de material inorgánico particulado triturable.
El medio de trituración puede estar presente en una cantidad de hasta aproximadamente 70 % en volumen de la carga. Los medios de trituración pueden estar presente en una cantidad de al menos aproximadamente 10 % en volumen de la carga, por ejemplo, al menos aproximadamente 20 % en volumen de la carga, o al menos aproximadamente 30 % en volumen de la carga, o al menos aproximadamente 40 % en volumen de la carga, o al menos aproximadamente 50 % en volumen de la carga, o al menos aproximadamente 60 % en volumen de la carga. En ciertas modalidades, el medio de trituración está presente en una cantidad de aproximadamente 30 a aproximadamente 70 % en volumen de la carga, por ejemplo, de aproximadamente 40 a aproximadamente 60 % en volumen de la carga, por ejemplo, de aproximadamente 45 a aproximadamente 55 % en volumen de carga.
Por 'carga' se entiende la composición, la cual es la alimentación que se alimenta al recipiente de trituración. La carga incluye agua (cuando está presente), medios de trituración, sustrato fibroso que comprende celulosa y material inorgánico particulado (cuando está presente), y cualquier otro aditivo opcional (cuando está presente) como se describe en la presente descripción.
La trituración se puede realizar en un molino vertical o en un molino horizontal.
En ciertas modalidades, la trituración se realiza en un recipiente de trituración, tal como un molino giratorio (por ejemplo, de varillas, bolas y autógeno), un molino de agitación (por ejemplo, SAM o IsaMill), un molino de torre, un detritor de medios agitados (SMD), o un recipiente de trituración que comprende placas de trituración paralelas giratorias entre las cuales se alimenta la alimentación a triturar.
En una modalidad, el recipiente de trituración es un molino vertical, por ejemplo, un molino de agitación, o un detritor de medios agitados, o un molino de torre.
El molino vertical puede comprender un tamiz sobre una o más zonas de trituración. En una modalidad, un tamiz se localiza adyacente a una zona de reposo y/o un clasificador. El tamiz puede dimensionarse para separar los medios de trituración de la suspensión acuosa del producto que comprende celulosa microfibrilada y material inorgánico particulado y para mejorar la sedimentación de los medios de trituración.
En una modalidad, el recipiente de trituración es un molino de torre. El molino de torre puede comprender una zona de reposo sobre una o más zonas de trituración. Una zona de reposo es una región que se localiza hacia la parte superior del interior del molino de torre en la cual tiene lugar una trituración mínima o nula y comprende celulosa microfibrilada y material inorgánico particulado (cuando está presente). La zona de reposo es una región en la cual las partículas del medio de trituración se sedimentan hacia una o más zonas de trituración del molino de torre.
El molino de torre puede comprender una barra impulsora vertical equipada con una serie de discos de rotor impulsor a través de toda su longitud. La acción de los discos de rotor impulsor genera una serie de zonas de trituración discretas a través de todo el molino.
El molino de torre puede comprender un clasificador sobre una o más zonas de trituración. En una modalidad, el clasificador está montado en la parte superior y se localiza adyacente a una zona de reposo. El clasificador puede ser un hidrociclón.
El molino de torre puede comprender un tamiz sobre una o más zonas de trituración. En una modalidad, un tamiz se localiza adyacente a una zona de reposo y/o un clasificador. El tamiz puede dimensionarse para separar los medios de trituración de la suspensión acuosa del producto que comprende celulosa microfibrilada y material inorgánico particulado (cuando está presente) y para mejorar la sedimentación de los medios de trituración.
En otra modalidad, la trituración se realiza en un triturador tamizado, por ejemplo, un detritor de medios agitados. El triturador tamizado puede comprender uno o más tamices que se dimensionan para separar los medios de trituración de la suspensión acuosa del producto que comprende celulosa microfibrilada y material inorgánico particulado. El triturador tamizado puede comprender uno o más tamices que tienen un tamaño de abertura nominal de al menos aproximadamente 250 pm, por ejemplo, el uno o más tamices pueden tener un tamaño de abertura nominal de al menos aproximadamente 300 pm, o al menos aproximadamente 350 pm, o al menos aproximadamente 400 pm, o al menos aproximadamente 450 pm, o al menos aproximadamente 500 pm, o al menos aproximadamente 550 pm, o al menos aproximadamente 600 pm, o al menos aproximadamente 650 pm, o al menos aproximadamente 700 pm, o al menos aproximadamente 750 pm, o al menos aproximadamente 800 pm, o al menos aproximadamente 850 |jm, o al menos aproximadamente 900 |jm, o al menos aproximadamente 1000 |jm, o al menos aproximadamente 1250 jim o al menos aproximadamente 1500 jim. En ciertas modalidades, el triturador tamizado puede comprender uno o más tamices que tienen un tamaño de abertura nominal de hasta aproximadamente 4000 jim, por ejemplo, hasta aproximadamente 3500 jim, o hasta aproximadamente 3000 jim, o hasta aproximadamente 2500 jim, o hasta aproximadamente 2000 jim.
En ciertas modalidades, al menos aproximadamente 5 % en peso del contenido de sólidos inicial puede ser un sustrato fibroso que comprende celulosa, por ejemplo, al menos aproximadamente 10 %, o al menos aproximadamente 15 %, o al menos aproximadamente 20 % en peso del contenido de sólidos inicial puede ser sustrato fibroso que comprende celulosa.
Como se describe en la presente descripción, la cantidad total de energía que se usa en el método (es decir, el aporte total de energía) puede ser menos de la que se usa en un método comparable en el cual el medio de trituración particulado tiene al comienzo de la trituración (i) una aspereza superficial, la cual es menos áspera y/o (ii) un coeficiente medio de fricción de menos de ese que se requiere en el método del primer aspecto de la presente invención. Como tal, los presentes inventores han descubierto sorprendentemente que una pulpa de celulosa se puede microfibrilar con un aporte de energía relativamente menor cuando se tritura en la presencia de un medio de trituración particulado que tiene i) una aspereza superficial de al menos aproximadamente 0,5 jim, o (ii) un coeficiente medio de fricción de al menos aproximadamente 0,10, o ambos (i) y (ii). En otras palabras, el medio de trituración particulado se puede usar para reducir el aporte de energía por unidad de cantidad de celulosa microfibrilada producida. Adicionalmente, como se describió anteriormente, en ciertas modalidades, el uso de un medio de trituración particulado que tenga i) una aspereza superficial de al menos aproximadamente 0,5 jim, o (ii) un coeficiente medio de fricción de al menos aproximadamente 0,10, o ambos (i) y (ii) puede mejorar una o más propiedades de la celulosa microfibrilada, por ejemplo, una propiedad de resistencia de la celulosa microfibrilada y/o productos de papel (por ejemplo, resistencia al estallido) que comprenden la celulosa microfibrilada.
Cuando está presente, el material inorgánico particulado puede ser, por ejemplo, un carbonato o sulfato de metal alcalinotérreo, tal como carbonato de calcio, carbonato de magnesio, dolomita, yeso, una arcilla de kandita hidratada, tal como caolín, halloysita o arcilla de bola, una arcilla de kandita anhidra (calcinada), tal como metacaolín o caolín completamente calcinado, talco, mica, perlita o tierra de diatomeas, o hidróxido de magnesio, o trihidrato de aluminio o combinaciones de los mismos.
En ciertas modalidades, el material inorgánico particulado comprende o es carbonato de calcio. En lo sucesivo, ciertas modalidades de la invención pueden tender a discutirse en términos de carbonato de calcio, y en relación con los aspectos donde se procesa y/o se trata el carbonato de calcio. La invención no debe interpretarse como que se limita a tales modalidades.
El carbonato de calcio particulado que se usa en ciertas modalidades de la presente invención puede obtenerse de una fuente natural mediante trituración. El carbonato de calcio triturado (GCC) se obtiene típicamente al aplastar y luego triturar una fuente mineral, tal como tiza, mármol o piedra caliza, a lo cual puede seguirle un paso de clasificación del tamaño de partícula, para obtener un producto que tenga el grado de finura deseado. También pueden usarse otras técnicas, tales como blanqueo, flotación y separación magnética para obtener un producto que tenga el grado de finura y/o color deseado. El material sólido particulado puede triturarse de forma autógena, es decir, por desgaste entre las propias partículas del material sólido, o, alternativamente, en la presencia de un medio de trituración particulado que comprende partículas de un material diferente del carbonato de calcio a triturar. Estos procesos pueden llevarse a cabo con o sin la presencia de un dispersante y biocidas, los cuales pueden adicionarse en cualquier etapa del proceso.
El carbonato de calcio precipitado (PCC) puede usarse como la fuente de carbonato de calcio particulado en ciertas modalidades de la presente invención, y puede producirse mediante cualquiera de los métodos que se conocen disponibles en la técnica. TAPPI Monograph Series Núm. 30, "Paper Coating Pigments", páginas 34-35 describe los tres procesos comerciales principales para preparar carbonato de calcio precipitado, el cual es adecuado para su uso en la preparación de productos para su uso en la industria del papel, pero que también puede usarse en la práctica de ciertas modalidades de la presente invención. En los tres procesos, un material de alimentación de carbonato de calcio, tal como piedra caliza, se calcina primero para producir cal viva, y luego la cal viva se apaga en agua para producir hidróxido de calcio o lechada de cal. En el primer proceso, la lechada de cal se carbonata directamente con gas de dióxido de carbono. Este proceso tiene la ventaja de que no se forma ningún subproducto, y es relativamente fácil controlar las propiedades y la pureza del producto de carbonato de calcio. En el segundo proceso, la lechada de cal se pone en contacto con carbonato de sodio para producir, por doble descomposición, un precipitado de carbonato de calcio y una disolución de hidróxido de sodio. El hidróxido de sodio puede separarse sustancialmente completamente del carbonato de calcio si este proceso se usa comercialmente. En el tercer proceso comercial principal, la lechada de cal se pone primero en contacto con cloruro de amonio para dar una disolución de cloruro de calcio y gas de amoníaco. La disolución de cloruro de calcio se pone luego en contacto con carbonato de sodio para producir por doble descomposición carbonato de calcio precipitado y una disolución de cloruro de sodio. Los cristales pueden producirse en una variedad de formas y tamaños diferentes, en dependencia del proceso de reacción específico que se use. Las tres formas principales de cristales de PCC son aragonito, romboédrico y escalenoédrico, todos los cuales son adecuados para su uso en ciertas modalidades de la presente invención, que incluye mezclas de los mismos.
La trituración en húmedo de carbonato de calcio implica la formación de una suspensión acuosa del carbonato de calcio, la cual luego puede triturarse, opcionalmente en la presencia de un agente dispersante adecuado. Puede hacerse referencia, por ejemplo, al documento EP-A-614948 para más información sobre la trituración en húmedo de carbonato de calcio.
En algunas circunstancias, pueden incluirse adiciones menores de otros minerales, por ejemplo, también podrían estar presentes uno o más de caolín, caolín calcinado, wollastonita, bauxita, talco o mica.
Cuando el material inorgánico particulado se obtiene de fuentes naturales, puede ser que algunas impurezas minerales contaminen el material triturado. Por ejemplo, el carbonato de calcio natural puede estar presente en asociación con otros minerales. Por lo tanto, en algunas modalidades, el material inorgánico particulado incluye una cantidad de impurezas. Sin embargo, generalmente, el material inorgánico particulado que se usa en ciertas modalidades de la invención contendrá menos de aproximadamente 5 % en peso, preferentemente menos de aproximadamente 1 % en peso, de otras impurezas minerales.
El material inorgánico particulado tiene una distribución del tamaño de partícula de manera que al menos aproximadamente 10 % en peso, por ejemplo, al menos aproximadamente 20 % en peso, por ejemplo al menos aproximadamente 30 % en peso, por ejemplo al menos aproximadamente 40 % en peso, por ejemplo al menos aproximadamente 50 % en peso, por ejemplo al menos aproximadamente 60 % en peso, por ejemplo al menos aproximadamente 70 % en peso, por ejemplo al menos aproximadamente 80 % en peso, por ejemplo al menos aproximadamente 90 % en peso, por ejemplo al menos aproximadamente 95 % en peso o por ejemplo aproximadamente 100 % de las partículas tengan un e.s.d de menos de 2 pm.
En ciertas modalidades, al menos aproximadamente 50 % en peso de las partículas tienen un e.s.d de menos de 2 pm, por ejemplo, al menos aproximadamente 55 % en peso de las partículas tienen un e.s.d de menos de 2 pm, o al menos aproximadamente 60 % en peso de las partículas tienen un e.s.d de menos de 2 pm
A menos que se indique de otra manera, las propiedades de tamaño de partícula a las que se hace referencia en la presente descripción para los materiales inorgánicos particulado se miden de una manera bien conocida mediante la sedimentación del material particulado en una condición completamente dispersa en un medio acuoso mediante el uso de una máquina Sedigraph 5100 que suministra Micromeritics Instruments Corporation, Norcross, Georgia, Estados Unidos (sitio web: www.micromeritics.com), denominada en la presente descripción "unidad Micromeritics Sedigraph 5100". Tal máquina proporciona mediciones y un gráfico del porcentaje acumulado en peso de partículas que tienen un tamaño, denominado en la técnica como diámetro esférico equivalente (e.s.d), de menos de valores de e.s.d dados. El tamaño promedio de partícula d50 es el valor determinado de esta manera del e.s.d de la partícula en el cual hay 50 % en peso de las partículas, las cuales tienen un diámetro esférico equivalente de menos de ese valor d50.
Alternativamente, donde se indique, las propiedades de tamaño de partícula a las que se hace referencia en la presente descripción para los materiales inorgánicos particulado se miden mediante el método convencional que se conoce bien que se emplea en la técnica de dispersión de luz láser, mediante el uso de una máquina Malvern Mastersizer S que suministra Malvern Instruments Ltd (o mediante otros métodos, los cuales dan esencialmente el mismo resultado). En la técnica de dispersión de luz láser, el tamaño de las partículas en polvos, suspensiones y emulsiones puede medirse mediante el uso de la difracción de un rayo láser, basado en una aplicación de la teoría de Mie. Tal máquina proporciona mediciones y un gráfico del porcentaje acumulado en volumen de partículas que tienen un tamaño, denominado en la técnica como diámetro esférico equivalente (e.s.d), de menos de valores de e.s.d dados. El tamaño promedio de partícula d50 es el valor que se determina de esta manera del e.s.d de la partícula en el cual hay un 50 % en volumen de las partículas, las cuales tienen un diámetro esférico equivalente de menos de ese valor d50.
Por lo tanto, en otra modalidad, el material inorgánico particulado puede tener una distribución del tamaño de partícula, como se mide mediante el método convencional que se conoce bien que se emplea en la técnica de dispersión de luz láser, de manera que al menos aproximadamente 10 % en volumen, por ejemplo, al menos aproximadamente 20 % en volumen, por ejemplo al menos aproximadamente 30 % en volumen, por ejemplo al menos aproximadamente 40 % en volumen, por ejemplo al menos aproximadamente 50 % en volumen, por ejemplo al menos aproximadamente 60 % en volumen, por ejemplo al menos aproximadamente 70 % en volumen, por ejemplo al menos aproximadamente 80 % en volumen, por ejemplo al menos aproximadamente 90 % en volumen, por ejemplo al menos aproximadamente 95 % en volumen o por ejemplo aproximadamente 100 % en volumen de las partículas tengan un e.s.d de menos de 2 pm.
En ciertas modalidades, al menos aproximadamente 50 % en volumen de las partículas tienen un e.s.d de menos de 2 pm, por ejemplo, al menos aproximadamente 55 % en volumen de las partículas tienen un e.s.d de menos de 2 pm, o al menos aproximadamente 60 % en volumen de las partículas tienen un e.s.d de menos de 2 pm
Los detalles del procedimiento que puede usarse para caracterizar la distribución del tamaño de partícula de las mezclas de material inorgánico particulado y celulosa microfibrilada mediante el uso del método convencional que se conoce bien que se emplea en la técnica de dispersión de luz láser se proporcionan en el documento WO-A-2010/131016 de la página 40, línea 32 a la página 41, línea 34.
Otro material inorgánico particulado preferido para su uso en el método de acuerdo con la presente invención es arcilla de caolín. En lo sucesivo, esta sección de la descripción puede tender a discutirse en términos de caolín, y en relación con los aspectos donde el caolín se procesa y/o se trata. La invención no debe interpretarse como que se limita a tales modalidades. Por lo tanto, en algunas modalidades, el caolín se usa en una forma no procesada. La arcilla de caolín que se usa en ciertas modalidades de esta invención puede ser un material procesado que se deriva de una fuente natural, principalmente, mineral de arcilla de caolín natural en bruto. La arcilla de caolín procesada puede contener típicamente al menos aproximadamente 50 % en peso de caolinita. Por ejemplo, la mayoría de las arcillas de caolín procesadas comercialmente contienen más de aproximadamente 75 % en peso de caolinita y pueden contener más de aproximadamente 90 %, en algunos casos más de aproximadamente 95 % en peso de caolinita.
La arcilla de caolín que se usa en la presente invención puede prepararse a partir del mineral de arcilla de caolín natural en bruto mediante uno o más de otros procesos, los cuales conocen bien los expertos en la técnica, por ejemplo, mediante pasos conocidos de refinación o beneficio.
Por ejemplo, el mineral de arcilla puede blanquearse con un agente blanqueador reductor, tal como el hidrosulfito de sodio. Si se usa el hidrosulfito de sodio, el mineral de arcilla blanqueado puede deshidratarse opcionalmente, y opcionalmente lavarse y nuevamente deshidratarse opcionalmente, después del paso de blanqueamiento con hidrosulfito de sodio.
El mineral de arcilla puede tratarse para eliminar las impurezas, por ejemplo, mediante técnicas de floculación, flotación, o separación magnética que se conocen bien en la técnica. Alternativamente el mineral de arcilla que se usa en el primer aspecto de la invención puede ser no tratado en la forma de un sólido o como una suspensión acuosa.
El proceso para preparar la arcilla de caolín particulada que se usa en ciertas modalidades de la presente invención también puede incluir uno o más pasos de pulverización, por ejemplo, trituración o molienda. Se usa una ligera pulverización de un caolín grueso para dar una deslaminación adecuada del mismo. La pulverización puede llevarse a cabo mediante el uso de perlas o gránulos de un coadyuvante de trituración o molienda de plástico (por ejemplo, nailon), arena o cerámica. El caolín grueso se puede refinar para eliminar impurezas y mejorar las propiedades físicas mediante el uso de procedimientos que se conocen bien. La arcilla de caolín puede tratarse mediante un procedimiento de clasificación de tamaño de partícula conocido, por ejemplo, el tamizado y la centrifugación (o ambos), para obtener partículas que tienen un valor d50 o una distribución del tamaño de partícula deseados.
Las cantidades relativas de material inorgánico particulado y material celulósico, que incluye celulosa microfibrilada, puede variar en una relación de aproximadamente 99,5:0,5 a aproximadamente 0,5:99,5, basado en el peso seco del material inorgánico particulado y el material celulósico, por ejemplo, una relación de aproximadamente 99,5:0,5 a aproximadamente 50:50 basado en el peso seco del material inorgánico particulado y el material celulósico. Por ejemplo, la relación de la cantidad de material inorgánico particulado y material celulósico puede ser de aproximadamente 99,5:0,5 a aproximadamente 70:30. En ciertas modalidades, la relación de material inorgánico particulado a material celulósico es aproximadamente 80:20, o por ejemplo, aproximadamente 85:15, o aproximadamente 90:10, o aproximadamente 91:9, o aproximadamente 92:8, o aproximadamente 93:7, o aproximadamente 94:6, o aproximadamente 95:5, o aproximadamente 96:4, o aproximadamente 97:3, o aproximadamente 98:2, o aproximadamente 99:1.
En cierta modalidad, la celulosa microfibrilada comprende hasta aproximadamente 80 % en peso de agua, por ejemplo, hasta aproximadamente 75 % de agua, o hasta aproximadamente 70 % o hasta aproximadamente 65 % en peso de agua, o hasta aproximadamente 60 % en peso de agua, o hasta aproximadamente 55 % en peso de agua, o hasta aproximadamente 50 % en peso de agua, o hasta aproximadamente 45 % en peso de agua, o hasta aproximadamente 40 % en peso de agua, o hasta aproximadamente 35 % en peso de agua, o hasta aproximadamente 30 % en peso de agua, o hasta aproximadamente 25 % en peso de agua.
En ciertas modalidades, la celulosa microfibrilada comprende de aproximadamente 50 a aproximadamente 70 % en peso de agua, por ejemplo, de aproximadamente 55 a aproximadamente 65 % en peso de agua, o de aproximadamente 60 a aproximadamente 70 % en peso de agua, o de aproximadamente 60 a aproximadamente 65 % en peso de agua, o de aproximadamente 65 a aproximadamente 70 % en peso de agua.
La celulosa microfibrilada puede comprender otros aditivos opcionales que incluyen, pero no se limitan a, dispersante, biocida, coadyuvantes de suspensión, sal(es) y otros aditivos, por ejemplo, almidón o carboximetilcelulosa o polímeros, los cuales pueden facilitar la interacción de las partículas y fibras minerales.
En ciertas modalidades en las cuales está presente un particulado inorgánico triturable, el sustrato fibroso que comprende celulosa y material inorgánico particulado está presente en el entorno acuoso en un contenido de sólidos inicial de al menos aproximadamente 2 % en peso, del cual al menos aproximadamente 2 % en peso es sustrato fibroso que comprende celulosa, por ejemplo, un contenido de sólidos inicial de aproximadamente 2 % en peso a aproximadamente 20 % en peso, o de aproximadamente 4 % en peso a aproximadamente 15 % en peso, o de aproximadamente 5 % en peso a aproximadamente 12 % en peso, o de aproximadamente 7 % en peso a aproximadamente 10 % en peso. En tales modalidades, al menos aproximadamente 5 % en peso del contenido de sólidos inicial puede ser sustrato fibroso que comprende celulosa, por ejemplo, al menos aproximadamente 10 %, o al menos aproximadamente 15 %, o al menos aproximadamente 20 % en peso del contenido de sólidos inicial puede ser sustrato fibroso que comprende celulosa. En ciertas modalidades, no más de aproximadamente 40 % en peso del contenido de sólidos inicial es sustrato fibroso que comprende celulosa, por ejemplo, no más de aproximadamente 30 % en peso del contenido de sólidos inicial es sustrato fibroso que comprende celulosa, o no más de aproximadamente 25 % en peso del contenido de sólidos inicial es un sustrato fibroso que comprende celulosa.
El proceso de trituración puede incluir un paso de pretrituración en el cual el particulado inorgánico grueso se tritura en un recipiente de trituración hasta una distribución de tamaño de partículas predeterminada, después de lo cual el material fibroso que comprende celulosa se combina con el material inorgánico particulado pretriturado y la trituración continúa en el mismo recipiente de trituración o en uno diferente hasta que se haya obtenido el nivel deseado de microfibrilación.
Como la suspensión del material a triturar puede ser de una viscosidad relativamente alta, puede adicionarse un agente dispersante adecuado a la suspensión antes de o durante la trituración. El agente dispersante puede ser, por ejemplo, un fosfato condensado soluble en agua, ácido polisilícico o una sal del mismo, o un polielectrolito, por ejemplo, una sal soluble en agua de un poli(ácido acrílico) o de un poli(ácido metacrílico) que tiene un peso molecular promedio en número no mayor que 80 000. La cantidad de agente dispersante que se usa estaría generalmente en el intervalo de 0,1 a 2,0 % en peso, basado en el peso del material sólido inorgánico seco particulado. La suspensión puede triturarse adecuadamente a una temperatura en el intervalo de 4 °C a 100 °C.
Otros aditivos, los cuales pueden incluirse durante el paso de microfibrilación incluyen: carboximetilcelulosa, carboximetilcelulosa anfótera, agentes oxidantes, 2,2,6,6-tetrametilpiperidina-1-oxilo (TEMPO), derivados de TEMPO, y enzimas degradantes de la madera.
En ciertas modalidades, el producto del proceso se trata para eliminar al menos una porción o sustancialmente toda el agua para formar un producto parcialmente seco o esencialmente completamente seco. Por ejemplo, al menos aproximadamente 10 % en volumen, por ejemplo, al menos aproximadamente 20 % en volumen, o al menos aproximadamente 30 % en volumen, o al menos aproximadamente 40 % en volumen, o al menos aproximadamente 50 % en volumen, o al menos aproximadamente 60 % en volumen, o al menos aproximadamente 70 % en volumen o al menos aproximadamente 80 % en volumen o al menos aproximadamente 90 % en volumen o al menos aproximadamente 100 % en volumen de agua en el producto del proceso de trituración puede eliminarse. Se puede usar cualquier técnica adecuada para eliminar el agua del producto que incluye, por ejemplo, mediante drenaje por gravedad o asistido por vacío, con o sin prensado, o mediante evaporación, o mediante filtración o mediante una combinación de estas técnicas. El producto parcialmente seco o esencialmente completamente seco comprenderá celulosa microfibrilada y opcionalmente material inorgánico particulado y cualquier otro aditivo opcional que se haya adicionado antes del secado. El producto parcialmente seco o esencialmente completamente seco puede almacenarse o empacarse para la venta. El producto parcialmente seco o esencialmente completamente seco se rehidrata opcionalmente y se incorpora en composiciones para la fabricación de papel y otros productos de papel, como se describe en la presente descripción.
El sustrato fibroso que comprende celulosa se puede microfibrilar en la presencia de un material inorgánico particulado para obtener celulosa microfibrilada que tiene un d50 que varía de aproximadamente 5 pm a aproximadamente 500 pm, como se mide mediante dispersión de luz láser. El sustrato fibroso que comprende celulosa se puede microfibrilar en la presencia de un material inorgánico particulado para obtener celulosa microfibrilada que tiene un d50 de igual a o de menos de aproximadamente 400 pm, por ejemplo igual a o de menos de aproximadamente 300 pm, o igual a o de menos de aproximadamente 200 pm, o igual a o de menos de aproximadamente 150 pm, o igual a o de menos de aproximadamente 125 pm, o igual a o de menos de aproximadamente 100 pm, o igual a o de menos de aproximadamente 90 pm, o igual a o de menos de aproximadamente 80 pm, o igual a o de menos de aproximadamente 70 pm, o igual a o de menos de aproximadamente 60 pm, o igual a o de menos de aproximadamente 50 pm, o igual a o de menos de aproximadamente 40 pm, o igual a o de menos de aproximadamente 30 pm, o igual a o de menos de aproximadamente 20 pm, o igual a o de menos de aproximadamente 10 pm.
El sustrato fibroso que comprende celulosa se puede microfibrilar en la presencia de un material inorgánico particulado para obtener celulosa microfibrilada que tiene un tamaño de partícula de fibra modal que varía de aproximadamente 0,1-500 pm y un tamaño de partícula de material inorgánico particulado modal que varía de 0,25­ 20 pm. El sustrato fibroso que comprende celulosa se puede microfibrilar en la presencia de un material inorgánico particulado para obtener celulosa microfibrilada que tiene un tamaño de partícula de fibra modal de al menos aproximadamente 0,5 |jm, por ejemplo al menos aproximadamente 10 |jm, o al menos aproximadamente 50 |jm, o al menos al menos aproximadamente 100 jim, o al menos aproximadamente 150 jim, o al menos aproximadamente 200 jim, o al menos aproximadamente 300 jim, o al menos aproximadamente 400 jim.
El sustrato fibroso que comprende celulosa se puede microfibrilar en la presencia de un material inorgánico particulado para obtener celulosa microfibrilada que tiene una pendiente de la fibra igual a o mayor que aproximadamente 10, como se mide mediante Malvern. La pendiente de la fibra (es decir, la pendiente de la distribución del tamaño de partícula de las fibras) se determina mediante la siguiente fórmula:
Pendiente = 100
Figure imgf000014_0001
La celulosa microfibrilada puede tener una pendiente de la fibra igual a o de menos de aproximadamente 100. La celulosa microfibrilada puede tener una pendiente de la fibra igual a o de menos de aproximadamente 75, o igual a o de menos de aproximadamente 50, o igual a o de menos de aproximadamente 40, o igual a o de menos de aproximadamente 30. La celulosa microfibrilada puede tener una pendiente de la fibra de aproximadamente 20 a aproximadamente 50, o de aproximadamente 25 a aproximadamente 40, o de aproximadamente 25 a aproximadamente 35, o de aproximadamente 30 a aproximadamente 40.
Un procedimiento adecuado para caracterizar la distribución del tamaño de partícula de la celulosa microfibrilada, y mezclas de material inorgánico particulado y celulosa microfibrilada, se describe en el documento WO-A-2010/131016, de la página 40, línea 32 a la página 41, línea 34.
Medio de trituración
El medio de trituración cerámico particulado tiene (i) una aspereza superficial de al menos aproximadamente 0,5 jim, o (ii) un coeficiente medio de fricción de al menos aproximadamente 0,10, o ambos (i) y (ii). El medio de trituración se forma mediante la sinterización de una composición que comprende al menos uno de zirconia (ZrO2), por ejemplo, zirconia estabilizada con ceria, y alúmina (AhOs).
En ciertas modalidades, la composición comprende zirconia (ZrO2), por lo que se entiende que el medio de trituración cerámico particulado que se forma mediante la sinterización de tal composición contendrá una fase de zirconia.
En ciertas modalidades, la composición comprende adicionalmente de aproximadamente 5 % en peso a aproximadamente 25 % en peso de ceria (Ce2O3), basado en el peso total de la composición, por ejemplo, de aproximadamente 10 % en peso a aproximadamente 20 % en peso de ceria, o de aproximadamente 12 % en peso a aproximadamente 18 % en peso de ceria, o de aproximadamente 10 % en peso a aproximadamente 15 % en peso de ceria, o de aproximadamente 11 % en peso a aproximadamente 14 % en peso de ceria, o de aproximadamente 11 % en peso a aproximadamente 13 % en peso de ceria. Adicionalmente, la composición puede comprender al menos aproximadamente 40 % en peso de zirconia, por ejemplo, de aproximadamente 40 % en peso a aproximadamente 90 % en peso de zirconia, o de aproximadamente 40 % en peso a aproximadamente 80 % en peso de zirconia, o de aproximadamente 50 % en peso a aproximadamente 70 % en peso de zirconia, o de aproximadamente 55 % en peso a aproximadamente 70 % en peso de zirconia, o de aproximadamente 60 % en peso a aproximadamente 75 % en peso de zirconia, o de aproximadamente 65 % en peso a aproximadamente 75 % en peso de zirconia, o de aproximadamente 65 % en peso a aproximadamente 70 % en peso de zirconia, basado en el peso total de la composición. Adicionalmente, la composición puede comprender hasta aproximadamente 40 % en peso de alúmina, por ejemplo, hasta aproximadamente 30 % en peso de alúmina, o de aproximadamente 1 % en peso a aproximadamente 40 % en peso de alúmina, o de aproximadamente 5 % en peso a aproximadamente 30 % en peso de alúmina, o de aproximadamente 10 % en peso a aproximadamente 25 % en peso de alúmina, o de aproximadamente 10 % en peso a aproximadamente 20 % en peso de alúmina, o de aproximadamente 12 a aproximadamente 20 % en peso de alúmina, o de aproximadamente 14 % en peso a aproximadamente 20 % en peso de alúmina, o de aproximadamente 14 a aproximadamente 18 % en peso de alúmina.
En modalidades en las cuales la composición comprende ceria y zirconia, o ceria, zirconia y alúmina, la ceria y zirconia pueden estar en la forma de zirconia estabilizada con ceria. En ciertas modalidades, la zirconia estabilizada con ceria comprende de aproximadamente 10 % en peso a aproximadamente 20 % en peso de ceria, y hasta aproximadamente 90 % en peso de zirconia, basado en el peso total de la zirconia estabilizada con ceria, por ejemplo, de aproximadamente 12 a aproximadamente 18 % en peso de ceria y hasta aproximadamente 88 % en peso de zirconia, o de aproximadamente 14 % en peso a aproximadamente 16 % en peso y hasta aproximadamente 86 % en peso de zirconia, o hasta aproximadamente 85 % en peso de zirconia, o hasta aproximadamente 84 % en peso de zirconia.
En ciertas modalidades, la zirconia estabilizada con ceria comprende no más de aproximadamente 2 % en peso de óxido de hierro, por ejemplo, no más de aproximadamente 1 % en peso de óxido de hierro, o no más de aproximadamente 0,75 % en peso de óxido de hierro, o no más de aproximadamente 0,5 % en peso de óxido de hierro, o de aproximadamente 0,1 % en peso a aproximadamente 0, 75 % en peso de óxido de hierro, o de aproximadamente 0,2 % en peso a aproximadamente 0,6 % en peso de óxido de hierro.
En ciertas modalidades, la composición comprende al menos aproximadamente 10 % en peso de alúmina con el resto de zirconia estabilizada con ceria (la cual puede comprender una cantidad menor de óxido de hierro, como se describió anteriormente) en la cual la zirconia estabilizada con ceria contiene cantidades relativas de ceria y zirconia como se describió anteriormente. En ciertas modalidades, la composición comprende de aproximadamente 10 % en peso a aproximadamente 30 % en peso de alúmina, con el resto de zirconia estabilizada con ceria, por ejemplo, aproximadamente 15 % en peso a aproximadamente 25 % en peso de alúmina, con el resto de zirconia estabilizada con ceria.
En ciertas modalidades, la composición comprende de aproximadamente 15 % en peso hasta aproximadamente 25% en peso de alúmina, de aproximadamente 10 % en peso a aproximadamente 15 % en peso de ceria, y de aproximadamente 50 % en peso a aproximadamente 75 % en peso de zirconia.
En ciertas modalidades, el medio de trituración cerámico particulado se forma mediante la sinterización de una composición que comprende al menos aproximadamente 90 % en peso de alúmina, por ejemplo, al menos aproximadamente 95 % en peso de alúmina, o al menos aproximadamente 99 % en peso de alúmina, o al menos aproximadamente 99,5 % en peso de alúmina, o al menos aproximadamente 99,9 % en peso, o sustancialmente 100% en peso de alúmina. Por ejemplo, el medio de trituración particulado se puede fabricar mediante la sinterización de un material que contiene alúmina, tal como, por ejemplo, alúmina de calidad técnica, bauxita o cualquier otra combinación adecuada de óxidos de las mismas.
Un método para fabricar un medio de trituración cerámico particulado de acuerdo con la presente invención se define en la reivindicación 1.
En ciertas modalidades, las materias primas en el paso b) del método se homogeneizan, por ejemplo, mediante mezclado, para formar una composición homogeneizada. Por 'homogeneizar' se entiende que la mezcla de materias primas tiene una composición uniforme en toda su extensión. En tales modalidades, la composición homogeneizada se combina con aglutinante y/o disolvente en el paso c), para formar una composición homogeneizada aglutinada, la cual se granula en el paso d) mediante el mezclado de la composición homogeneizada aglutinada durante un período de tiempo durante el cual la velocidad de mezclado se reduce.
El agente aglutinante y/o disolvente es uno de aquellos que se conocen bien en la industria. Los posibles agentes aglutinantes incluyen, por ejemplo, metilcelulosa, polivinilbutirales, acrilatos emulsionados, polivinilalcoholes, polivinilpirrolidonas, poliacrílicos, almidón, aglutinantes de silicio, poliacrilatos, silicatos, polietilenimina, lignosulfonatos, alginatos, etc. En ciertas modalidades, se usa un aglutinante de polivinilalcohol.
Los posibles disolventes pueden incluir, por ejemplo, agua, alcoholes, cetonas, compuestos aromáticos, hidrocarburos, etc.
Otros aditivos que se conocen bien en la industria pueden adicionarse también. Por ejemplo, se pueden adicionar lubricantes, tales como estearatos de amonio, emulsiones de cera, ácido oleico, aceite de pescado Manhattan, ácido esteárico, cera, ácido palmítico, ácido linoleico, ácido mirístico, y ácido láurico. También se pueden usar plastificantes, que incluyen polietilenglicol, octilftalatos y etilenglicol.
En ciertas modalidades, homogeneizar comprende mezclar la composición que comprende materias primas durante un período de tiempo adecuado de manera que la mezcla de materias primas tenga una composición uniforme en toda su extensión. En ciertas modalidades, el paso c) comprende mezclar la composición homogeneizada con el aglutinante y/o disolvente. En ciertas modalidades, la velocidad de mezclado durante el paso b) es mayor que la velocidad de mezclado en el paso c), y una velocidad de mezclado inicial en el paso d) no es mayor que una velocidad de mezclado final en el paso c).
En ciertas modalidades, mezclar u homogeneizar en el paso b) comprende mezclar la composición que comprende materias primas durante un período de tiempo de aproximadamente 1 minuto a aproximadamente 60 minutos, por ejemplo, de aproximadamente 1 minuto a aproximadamente 30 minutos, o de aproximadamente 1 minuto a aproximadamente. aproximadamente 20 minutos, o de aproximadamente 1 minuto a aproximadamente 10 minutos, o de aproximadamente 2 minutos a aproximadamente 10 minutos, o de aproximadamente 2 minutos a aproximadamente 8 minutos, o de aproximadamente 2 minutos a aproximadamente minutos. Típicamente, la velocidad de mezclado se mantiene constante durante el paso b).
En ciertas modalidades, combinar, por ejemplo, mezclar, la mezcla o composición homogeneizada con el aglutinante y/o disolvente puede llevarse a cabo durante un período de tiempo de aproximadamente 30 segundos a aproximadamente 30 minutos, por ejemplo, de aproximadamente 30 segundos a aproximadamente 20 minutos, o de aproximadamente 30 segundos a aproximadamente 10 minutos, o de aproximadamente 1 minuto a aproximadamente 8 minutos, o de aproximadamente 1 minuto a aproximadamente 5 minutos, o de aproximadamente 2 minutos a aproximadamente 5 minutos, o de aproximadamente 2 minutos a aproximadamente 4 minutos. Como se describió anteriormente, la velocidad de mezclado durante el paso c) es preferiblemente menor que la velocidad de mezclado en el paso b), y opcionalmente al menos la misma que o mayor que la velocidad de mezclado inicial en el paso d). El aglutinante y/o disolvente se pueden adicionar lentamente durante este paso, por ejemplo, continuamente, o intermitentemente, preferiblemente continuamente. Alternativamente, la totalidad del aglutinante y/o disolvente puede adicionarse al comienzo del mezclado.
En ciertas modalidades, granular la composición aglutinada, homogeneizada, comprende mezclar la composición durante un período de tiempo durante el cual la velocidad de mezclado se reduce gradualmente o escalonadamente. Un período de tiempo adecuado puede ser de aproximadamente 1 minuto a aproximadamente 60 minutos, por ejemplo, de aproximadamente 2 minutos a aproximadamente 30 minutos, o de aproximadamente 3 minutos a aproximadamente 20 minutos, o de aproximadamente 4 minutos a aproximadamente 15 minutos, o de aproximadamente 4 minutos a aproximadamente 12 minutos, o de aproximadamente 4 minutos a aproximadamente 10 minutos, o de aproximadamente 4 minutos a aproximadamente 8 minutos. Durante el período de tiempo adecuado, la velocidad de mezclado puede reducirse, por ejemplo, escalonadamente, de manera que la velocidad de mezclado final sea al menos aproximadamente 25 % menor que la velocidad de mezclado inicial en el paso d), por ejemplo, al menos aproximadamente 30 % menos, o al menos aproximadamente 35 % menos, o al menos aproximadamente 40 % menos, o al menos aproximadamente 45 % menor que la velocidad de mezclado inicial en el paso d).
En ciertas modalidades, una velocidad de mezclado inicial en el paso b) es al menos aproximadamente 150 % mayor que la velocidad de mezclado final en el paso d), por ejemplo, al menos aproximadamente 175 % mayor, o al menos aproximadamente 190 % mayor, o al menos aproximadamente 200 % mayor, o al menos aproximadamente 210 % mayor.
Las diversas etapas de mezclado pueden realizarse en cualquier aparato de mezclado adecuado, por ejemplo, un mezclador equipado con un impulsor. Un aparato de mezclado ilustrativo es un mezclador Eirich tipo RV02E equipado con un impulsor de tipo pasador.
En ciertas modalidades, la velocidad inicial del impulsor en el paso b) está entre aproximadamente 2750 y 3250 rpm, y la velocidad final del impulsor en el paso d) está entre aproximadamente 600 y 1200 rpm. En ciertas modalidades, la velocidad del impulsor en el paso b) está entre aproximadamente 2750 y 3250 rpm, y la velocidad del impulsor durante el paso c) está entre aproximadamente 2000 y 2500 rpm. En tales modalidades, la velocidad inicial del impulsor en el paso d) no es mayor que, preferiblemente menor que la velocidad del impulsor durante el paso c), por ejemplo, menos de aproximadamente 2000 rpm, o menos de aproximadamente 1900 rpm, o menos de aproximadamente 1800 rpm. En tales modalidades, la velocidad final del impulsor en el paso d) puede ser de menos de aproximadamente 1500 rpm, por ejemplo, de menos de aproximadamente 1200 rpm, o de menos de aproximadamente 1000 rpm, o de menos de aproximadamente 800 rpm. La velocidad de mezclado final, por ejemplo, la velocidad final del impulsor, puede mantenerse constante durante un período de tiempo que varía de aproximadamente 1 minuto a aproximadamente 10 minutos, por ejemplo, de aproximadamente 1 minuto a aproximadamente 8 minutos.
Después de la granulación, la composición granulada puede eliminarse del mezclador y secarse. Por ejemplo, a una temperatura de hasta aproximadamente 120 °C durante un período de tiempo adecuado, por ejemplo, de aproximadamente 10 minutos a aproximadamente 5 horas, o de aproximadamente 30 minutos a aproximadamente 2 horas. Antes o durante el secado, se puede dar forma a la composición granulada, por ejemplo, para formar partículas en forma de varilla.
La composición opcionalmente seca se puede someter luego a un proceso de dimensionado, por ejemplo, mediante tamizado. Puede seleccionarse un tamiz de tamaño apropiado correspondiente al tamaño deseado del medio de trituración particulado.
Luego, la composición particulada se sinteriza a una temperatura de sinterización adecuada. Las temperaturas de sinterización adecuadas varían de aproximadamente 1200 °C a aproximadamente 1700 °C. El tiempo de espera durante la sinterización puede variar de aproximadamente 1 hora a aproximadamente 24 horas, por ejemplo, de aproximadamente 2 horas a aproximadamente 12 horas, o de aproximadamente 2 horas a aproximadamente 8 horas, o de aproximadamente 2 horas a aproximadamente 6 horas, o de aproximadamente 3 horas a aproximadamente 5 horas, o de aproximadamente 3,5 horas a aproximadamente 4,5 horas.
Para las modalidades en las cuales el medio de trituración cerámico particulado se forma a partir de una composición que comprende al menos ceria y zirconia, la temperatura de sinterización es ventajosamente de aproximadamente 1400 °C a aproximadamente 1500 °C, por ejemplo, de aproximadamente 1425 °C a aproximadamente 1475 °C, o de aproximadamente 1440 °C a aproximadamente 1460 °C, y un tiempo de espera de aproximadamente 2 horas a aproximadamente 6 horas, por ejemplo, de aproximadamente 3 horas a aproximadamente 5 horas, o de aproximadamente 3,5 horas a aproximadamente 4,5 horas.
Para las modalidades en las cuales la composición particulada se forma a partir de una composición que comprende al menos aproximadamente 90 % en peso de alúmina, la temperatura de sinterización es ventajosamente de aproximadamente 1500 °C a aproximadamente 1700 °C, por ejemplo, de aproximadamente 1550 °C a aproximadamente 1650 °C, o de aproximadamente 1575 °C a aproximadamente 1625 °C, y un tiempo de espera de aproximadamente 2 horas a aproximadamente 6 horas, por ejemplo, de aproximadamente 3 horas a aproximadamente 5 horas, o de aproximadamente 3,5 horas a aproximadamente 4,5 horas.
En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado del tercer aspecto puede tener una aspereza superficial y/o un coeficiente medio como se describió anteriormente en relación con el medio de trituración particular que se usa en el método de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención. Como tal, en ciertas modalidades, el medio de trituración del tercer aspecto se pone áspero durante el proceso de trituración en el cual se va a usar, por ejemplo, durante la trituración en un método de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención que se describe en la presente descripción.
También se proporciona, de acuerdo con el cuarto aspecto, un medio de trituración particulado, el cual se pone áspero durante el proceso de trituración en el cual se va a usar, por ejemplo, durante la trituración en un método de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención que se describe en la presente descripción. En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado del cuarto aspecto puede tener una aspereza superficial y/o un coeficiente medio como se describió anteriormente en relación con el medio de trituración particular que se usa en el método de acuerdo con el primer aspecto de la presente invención. En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado, el cual se pone áspero durante la trituración tiene, al comienzo de la trituración, (i) una aspereza superficial de al menos aproximadamente 0,5 pm, o (ii) un coeficiente medio de fricción de al menos aproximadamente 0,10, o ambos (i) y (ii). Dicho medio de trituración particulado puede formarse de material natural o sintético, por ejemplo, formarse por un material mineral, cerámico o metálico denso, duro, adecuado para su uso como un medio de trituración. En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado es un medio de trituración cerámico. Tales materiales incluyen alúmina, zirconia, silicato de zirconio, itria, ceria o zirconia estabilizada con itria y/o ceria, y mezclas de los mismos.
En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado de acuerdo con el tercer y cuarto aspectos tiene una gravedad específica de al menos aproximadamente 3,5, por ejemplo, una gravedad específica de aproximadamente 3,5 a aproximadamente 8,0, por ejemplo, de aproximadamente 3,5 a aproximadamente 7,0, o de aproximadamente 3,5 a aproximadamente 6, 5, o una gravedad específica de al menos aproximadamente 3,6, o al menos aproximadamente 3,7, o al menos aproximadamente 3,8, o al menos aproximadamente 3,9, o al menos aproximadamente 4,0, o al menos aproximadamente 4,1, o al menos aproximadamente 4,2, o al menos aproximadamente 4,3, o al menos aproximadamente 4,4, o al menos aproximadamente 4,5, o al menos aproximadamente 4,6, o al menos aproximadamente 4,7, o al menos aproximadamente 4,8, o al menos aproximadamente 4,9, o al menos aproximadamente 5,0, o al menos aproximadamente 5,1, o al menos aproximadamente 5,2, o al menos aproximadamente 5,3, o al menos aproximadamente 5,4, o al menos aproximadamente 5,5, o al menos aproximadamente 5,6, o al menos aproximadamente 5,6, o al menos aproximadamente 5,7, o al menos aproximadamente 5,8, o al menos aproximadamente 5,9, o al menos aproximadamente 6,0.
En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado se usa en la fabricación de celulosa microfibrilada. En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado se usa para mejorar una o más propiedades de la celulosa microfibrilada y/o para reducir el aporte de energía por unidad de cantidad de celulosa microfibrilada producida. En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado de acuerdo con el cuarto y quinto aspectos se usa en un método para fabricar celulosa microfibrilada, dicho método que comprende un paso de microfibrilación de un sustrato fibroso que comprende celulosa mediante trituración en la presencia del medio de trituración particulado el cual se debe eliminar después de completada la trituración.
En ciertas modalidades, se proporciona un material, el cual se pone áspero o se vuelve áspero cuando se agita en la presencia de un sustrato fibroso que comprende celulosa. En ciertas modalidades, el material, en forma particulada, se pone áspero o se vuelve áspero cuando se tritura en la presencia de un sustrato fibroso que comprende celulosa para producir celulosa microfibrilada, como se describe en la presente descripción. Para evitar las dudas, el material, el cual se pone áspero o se vuelve áspero es distinto del material inorgánico particulado que se describió en la presente descripción, el cual, de acuerdo con ciertas modalidades, se puede cotriturar con el sustrato fibroso que comprende celulosa. En ciertas modalidades, el material es un medio de trituración, por ejemplo, un medio de trituración de acuerdo con ciertas modalidades que se describen en la presente descripción. Por "se pone áspero" o "se vuelve áspero" se entiende que la superficie del material se vuelve áspero de forma mensurable después de la agitación. El aumento en aspereza superficial puede discernirse visualmente o determinarse de acuerdo con los métodos que se describen en la presente descripción. En ciertas modalidades, el material tiene una gravedad específica de al menos aproximadamente 3,5.
De acuerdo con ciertas modalidades, se proporciona un medio de trituración particulado sin pulir que tiene una aspereza superficial, la cual aumenta en al menos aproximadamente 1 % cuando se somete a contacto abrasivo.
Por "sin pulir" se entiende que el medio de trituración no ha sido sometido a ningún tratamiento de pulido (es decir, para suavizar su superficie) antes de su uso como un medio de trituración. El aumento en aspereza superficial se puede determinar de acuerdo con los métodos que se describen en la presente descripción. En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado sin pulir tiene una aspereza superficial de al menos aproximadamente 0,5 pm y/o (ii) un coeficiente medio de fricción de al menos aproximadamente 0,10 antes del contacto abrasivo. El contacto abrasivo puede ser un proceso autógeno (por ejemplo, la agitación en un molino u otro aparato de trituración adecuado) o puede llevarse a cabo en la presencia de otro material, por ejemplo, otro medio de trituración el cual, después del contacto abrasivo, es separable del medio de trituración particulado sin pulir o, por ejemplo, un sustrato fibroso que comprende celulosa el cual, durante el contacto abrasivo, puede triturarse para producir celulosa microfibrilada (por ejemplo, celulosa microfibrilada de acuerdo con las modalidades que se describen en la presente descripción).
En ciertas modalidades, la aspereza superficial aumenta en al menos aproximadamente 5 %, o al menos aproximadamente 10 %, o al menos aproximadamente 15 %, o al menos aproximadamente 20 %, o al menos aproximadamente 25 %, o al menos aproximadamente 30 %, o al menos aproximadamente 35 %, o al menos aproximadamente 40 %, o al menos aproximadamente 45 %, o al menos aproximadamente 50 %. En ciertas modalidades, el material tiene una gravedad específica de al menos aproximadamente 3,5. En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado sin pulir, antes del contacto abrasivo, tiene una aspereza superficial de al menos aproximadamente 2,0 pm, y/o (ii) un coeficiente medio de fricción de al menos aproximadamente 0,20, por ejemplo, una aspereza superficial de al menos aproximadamente 2,2 pm, o una aspereza superficial de al menos aproximadamente 2,4 pm, o una aspereza superficial de al menos aproximadamente 2,6 pm, o una aspereza superficial de al menos aproximadamente 2,8 pm, o una aspereza superficial de al menos aproximadamente 3,0 pm.
En ciertas modalidades, se proporciona un medio de trituración particulado pulido que tiene una aspereza superficial la cual aumenta en al menos aproximadamente 20 % cuando se somete a contacto abrasivo. Por "pulido" se entiende que el medio de trituración se ha sometido a un tratamiento de pulido (es decir, para suavizar su superficie) antes de su uso como un medio de trituración. El aumento en aspereza superficial se puede determinar de acuerdo con los métodos que se describen en la presente descripción. En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado pulido tiene una aspereza superficial de al menos aproximadamente 0,5 pm, y/o (ii) un coeficiente medio de fricción de al menos aproximadamente 0,10 antes del contacto abrasivo. El contacto abrasivo puede ser un proceso autógeno (por ejemplo, la agitación en un molino u otro aparato de trituración adecuado) o puede llevarse a cabo en la presencia de otro material, por ejemplo, otro medio de trituración el cual, después del contacto abrasivo, es separable del medio de trituración particulado pulido o, por ejemplo, un sustrato fibroso que comprende celulosa el cual, durante el contacto abrasivo, puede triturarse para producir celulosa microfibrilada (por ejemplo, celulosa microfibrilada de acuerdo con las modalidades que se describen en la presente descripción). En ciertas modalidades, la aspereza superficial aumenta en al menos aproximadamente 25 %, o al menos aproximadamente 30 %, o al menos aproximadamente 35 %, o al menos aproximadamente 40 %, o al menos aproximadamente 45 %, o al menos aproximadamente 50 %. En ciertas modalidades, el material tiene una gravedad específica de al menos aproximadamente 3,5. En ciertas modalidades, el medio de trituración particulado pulido, antes del contacto abrasivo, tiene una aspereza superficial de al menos aproximadamente 1,4 pm, y/o (ii) un coeficiente medio de fricción de al menos aproximadamente 0,08, o al menos aproximadamente 0,10, por ejemplo, una aspereza superficial de al menos aproximadamente 1,6 pm, o una aspereza superficial de al menos aproximadamente 1,8 pm, o una aspereza superficial de al menos aproximadamente 1,9 pm.
Método para fabricar el medio de trituración particulado
El método puede comprender formar un medio de trituración particulado, el cual tiene una aspereza superficial de menos de 0,5 pm y/o un coeficiente medio de fricción de menos de 0,10, y someter el medio de trituración particulado a un paso de endurecimiento superficial de manera que la aspereza superficial sea al menos aproximadamente 0,5 pm, y/o el coeficiente medio de fricción sea al menos aproximadamente 0,10, al final del paso de endurecimiento superficial. Por ejemplo, un medio de trituración particulado que inicialmente no cumpla con los requisitos de aspereza superficial y/o coeficiente medio de fricción del primer aspecto puede cotriturarse con un material abrasivo, tal como un polvo microabrasivo (por ejemplo, un polvo microabrasivo de alúmina fundida), en un recipiente de trituración, tal como un molino planetario.
En ciertas modalidades, las materias primas en el paso b) del método se homogeneizan, por ejemplo, mediante mezclado, para formar una composición homogeneizada. En tales modalidades, la composición homogeneizada se combina con aglutinante y/o disolvente en el paso c), para formar una composición homogeneizada aglutinada, la cual se granula en el paso d) mediante el mezclado de la composición homogeneizada aglutinada durante un período de tiempo durante el cual la velocidad de mezclado se reduce.
Las modalidades adicionales y detalles de tal proceso se describen anteriormente en relación con la fabricación de un medio de trituración particulado de acuerdo con el tercer y/o cuarto aspecto.
Productos de papel y procesos para preparar los mismos
La composición obtenible mediante el primer aspecto de la presente invención que comprende celulosa microfibrilada y material inorgánico particulado (cuando está presente) se puede incorporar en composiciones para la fabricación de papel, la cual a su vez se pueden usar para preparar productos de papel. El término producto de papel, como se usa en relación con ciertas modalidades de la presente invención, debe entenderse que significa todas las formas de papel, que incluye cartón, tal como, por ejemplo, cartón recubierto de blanco y cartón de revestimiento, cartón, cartulina, cartón recubierto y similares. Existen numerosos tipos de papel, recubiertos o sin recubrir, los cuales se pueden fabricar de acuerdo con ciertas modalidades de la presente invención, que incluye el papel adecuado para libros, revistas, periódicos y similares, y papeles de oficina. El papel puede estar calandrado o supercalandrado como sea apropiado; por ejemplo, el papel de revista supercalandrado para huecograbado e impresión offset se puede fabricar de acuerdo con los métodos presentes. El papel adecuado para recubrimiento de peso ligero (LWC), recubrimiento de peso medio (MWC) o pigmentación con acabado a máquina (MFP) también se puede fabricar de acuerdo con los presentes métodos. El papel y cartón recubiertos que tienen propiedades de barrera adecuadas para el empaque de alimentos y similares también se puede fabricar de acuerdo con los presentes métodos.
En un proceso típico de fabricación de papel, se prepara una pulpa que contiene celulosa mediante cualquier tratamiento químico o mecánico adecuado, o una combinación de los mismos, los cuales se conocen bien en la técnica. La pulpa puede derivarse de cualquier fuente adecuada, tal como madera, hierbas (por ejemplo, caña de azúcar, bambú) o trapos (por ejemplo, desechos textiles, algodón, cáñamo o lino). La pulpa puede blanquearse de acuerdo con procesos, los cuales conocen bien los expertos en la técnica y aquellos procesos adecuados para su uso en ciertas modalidades de la presente invención serán fácilmente evidentes. La pulpa de celulosa blanqueada puede batirse, refinarse, o ambos, hasta una drenabilidad predeterminada (informado en la técnica como drenabilidad según la norma canadiense (CSF) en cm3). Luego se prepara una reserva de papel adecuada a partir de la pulpa blanqueada y batida.
La composición para la fabricación de papel comprende típicamente, adicionalmente a la composición que comprende celulosa microfibrilada y material inorgánico particulado (cuando está presente), reserva de papel y otros aditivos convencionales que se conocen en la técnica. Por ejemplo, una composición de fabricación de papel puede comprender hasta aproximadamente 50 % en peso de material inorgánico particulado que se deriva de la composición que comprende celulosa microfibrilada y material inorgánico particulado basado en el contenido seco total de la composición de fabricación de papel. Por ejemplo, la composición de fabricación de papel puede comprender al menos aproximadamente 2 % en peso, o al menos aproximadamente 5 % en peso, o al menos aproximadamente 10 % en peso, o al menos aproximadamente 15 % en peso, o al menos aproximadamente 20 % en peso, o al menos aproximadamente 25 % en peso, o al menos aproximadamente 30 % en peso, o al menos aproximadamente 35 % en peso, o al menos aproximadamente 40 % en peso, o al menos aproximadamente 45 % en peso, o al menos aproximadamente 50 % en peso, o al menos aproximadamente 60 % en peso, o al menos aproximadamente 70 % en peso, o al menos aproximadamente 80 % en peso, o al menos aproximadamente 90 % en peso de material inorgánico particulado que se deriva de la composición que comprende celulosa microfibrilada y material inorgánico particulado basado en el contenido seco total de la composición de fabricación de papel. La composición de fabricación de papel también puede contener un coadyuvante de retención no iónico, catiónico o aniónico o un sistema de retención de micropartículas en una cantidad en el intervalo de aproximadamente 0,1 a 2 % en peso, basado en el peso seco de la suspensión acuosa que comprende celulosa microfibrilada y material inorgánico particulado. También puede contener un agente de dimensionado, el cual puede ser, por ejemplo, un dímero de alquilceteno de cadena larga, una emulsión de cera o un derivado de ácido succínico. La composición también puede contener colorante y/o un agente abrillantador óptico. La composición también puede comprender coadyuvantes de resistencia en seco y en húmedo tales como, por ejemplo, copolímeros de almidón o epiclorhidrina.
Los productos de papel de acuerdo con ciertas modalidades de la presente invención se pueden fabricar mediante un proceso que comprende: (i) obtener o preparar un sustrato fibroso que comprende celulosa en la forma de una pulpa adecuada para fabricar un producto de papel; (ii) preparar una composición de fabricación de papel a partir de la pulpa en el paso (i), la composición de ciertas modalidades de esta invención que comprende celulosa microfibrilada y material inorgánico particulado (cuando está presente), y otros aditivos opcionales (tales como, por ejemplo, un coadyuvante de retención, y otros aditivos tales como aquellos que se describieron anteriormente); y (iii) formar un producto de papel a partir de dicha composición de fabricación de papel. Como se señaló anteriormente, el paso de formar una pulpa puede tener lugar en el recipiente de trituración mediante la adición del sustrato fibroso que comprende celulosa en un estado seco, por ejemplo, en la forma de recortes o desperdicios de papel secos, directamente al recipiente de trituración. El ambiente acuoso en el recipiente de trituración facilitará luego la formación de una pulpa.
Un componente de relleno adicional (es decir, un componente de relleno distinto del material inorgánico particulado, el cual se puede cotriturar con el sustrato fibroso que comprende celulosa) se puede adicionar a la composición de fabricación de papel que se prepara en el paso (ii). Los componentes de relleno ilustrativos son PCC, GCC, caolín, o mezclas de los mismos. Los productos de papel que se fabrican a partir de tales composiciones para la fabricación de papel pueden exhibir mayor resistencia (por ejemplo, resistencia al estallido mejorada) en comparación con los productos de papel que comprenden celulosa microfibrilada que se fabrica mediante un proceso comparable en el cual el medio de trituración particulado que se usa en el proceso tiene al comienzo de la trituración (i) una aspereza superficial, la cual es menos áspera y/o (ii) un coeficiente medio de fricción menor que ese que requiere el método del primer aspecto de la presente invención. Similarmente, los productos de papel que se preparan a partir de una composición de fabricación de papel de acuerdo con ciertas modalidades de la presente invención que comprende particulado inorgánico pueden exhibir una resistencia la cual es comparable a los productos de papel que comprenden menos material inorgánico particulado. En otras palabras, los productos de papel se pueden preparar a partir de una composición de fabricación de papel de acuerdo con ciertas modalidades de la presente invención con cargas de relleno más altas sin pérdida de resistencia.
Los pasos en la formación de un producto de papel final a partir de una composición de fabricación de papel son convencionales y se conocen bien en la técnica y generalmente comprenden la formación de hojas de papel que tienen un peso base específico, en dependencia del tipo de papel que se fabrica.
Ejemplos
Ejemplo 1
Las composiciones de materia prima como se describen en la Tabla 1 se introdujeron cada una en un mezclador Eirich tipo RV02E equipado con un impulsor de tipo pasador y se desaglomeraron y homogeneizaron durante 4 minutos a una velocidad del impulsor de 3000 rpm. En un segundo paso, en cada caso, la velocidad del impulsor se redujo a 2200 rpm y se adicionó una disolución aglutinante (una disolución de PVA al 0,5 % en peso en agua) durante un período de 3 minutos. En un paso de mezclado (es decir, granulación), la velocidad del impulsor se redujo escalonadamente a una velocidad final para formar perlas. Los detalles del paso final de mezclado para cada composición se proporcionan en las Tablas 2A y 2B.
Las perlas se eliminaron del mezclador y se secaron a 60 °C durante 1 hora. El material seco se tamizó. En cada caso, se usó una fracción del tamaño para la sinterización. Para las perlas de alúmina al 100 % (Muestra 2A), la temperatura de sinterización fue 1600 °C y un tiempo de espera de 4 horas. Para las perlas de ceria/itria/alúmina (Muestras 2B y 2C) la temperatura de sinterización fue 1450 °C y un tiempo de espera de 4 horas.
Tabla 1.
Figure imgf000020_0001
Tabla 2A.
Figure imgf000020_0003
Tabla 2B.
Figure imgf000020_0002
Las perlas formuladas de la Muestra 2B tienen una gravedad específica de 5,57; las perlas formuladas de la Muestra 2C tienen una gravedad específica de 4,74.
Ejemplo 2
Se usaron muestras de perlas 2B y 2C y un medio de zirconia comparativo para preparar la celulosa microfibrilada.
Ingredientes que se usaron en la producción de celulosa microfibrilada:
• pulpa de Botnia sin refinar
• carbonato de calcio triturado que tiene una distribución de tamaño de partícula de manera que aproximadamente 60 % en peso de las partículas tienen un p.s.d. de menos de 2 pm
• medios de trituración 2B y 2C
• medio de trituración de zirconia comparativo que tienen una aspereza superficial de menos de 0,5 pm
Condiciones de trituración:
• Sólidos totales objetivos y PDP (Porcentaje De Pulpa - porcentaje del peso seco del relleno que es pulpa): 9 % y 20 % de PDP respectivamente
• Sólidos totales objetivos y PDP: 15 % y 20 % de PDP respectivamente
• CVM objetivo (concentración en volumen del medio): 45 %
• 1000 rpm
• Aporte de energía - 2000, 2500 y 3500 kWh/t
Cada tipo de medio se dividió en 3 porciones iguales. Luego, cada porción se usó para triturar a un solo nivel de energía específico para 8 lotes sin mezclar las diferentes porciones. Las muestras de celulosa microfibrilada que se produjeron se analizaron de la siguiente manera:
• La distribución del tamaño de partícula se determinó mediante el uso del instrumento Malvern 'S', de acuerdo con el método que se describió anteriormente,
• Se midió el contenido total de sólidos y PDP de las muestras.
Los productos que se prepararon de acuerdo con los procedimientos anteriores se evaluaron como rellenos en hojas de prueba. Generalmente, un lote de pulpa química blanqueada que comprende 70 partes de eucalipto y 30 partes de pulpa de madera blanda del norte blanqueada se batió en un batidor valley para dar un CSF de 520 cm3. Después de la desintegración y dilución a 2 % de espesor de la reserva, la fibra se diluyó a 0,3 % en peso de consistencia para la fabricación de hojas.
Se adicionó un lodo de relleno (que comprende la celulosa microfibrilada y el particulado de carbonato de calcio) junto con el coadyuvante de retención (Ciba, Percol 292, 0,02 % en peso como se necesita). Se fabricaron hojas de prueba de un peso base de 80 girr2 mediante el uso de un molde de hojas de prueba británico de acuerdo con métodos estándares (por ejemplo, SCAN C 26:76 (M 5:76). Las hojas se prepararon con aproximadamente 15 y 25 partes de carga de particulado inorgánico y el valor de resistencia al estallido con una carga de particulado inorgánico de 20 % se interpoló a partir de estos datos. El estallido a 20 % de carga se expresó como un porcentaje del valor sin rellenar, y luego se normalizó para la comparación.
La resistencia al estallido del papel se determinó mediante el uso de un probador de resistencia al estallido Messemer Buchnel de acuerdo con SCAN P24.
Los resultados se resumen en la Figura 1. Se observa que la celulosa microfibrilada que se produce mediante el uso de las muestras de medio 2B y 2C dio una mejor mejora de la resistencia cuando se incorporó en papel en comparación con la celulosa microfibrilada que se produce mediante el uso del medio de zirconia. Además, la celulosa microfibrilada que se produce mediante el uso de las muestras de medio 2B y 2C con un aporte de energía de 2000 kWh/t dio una mejor mejora de la resistencia que la celulosa microfibrilada que se produce mediante el uso de medios de zirconia con un aporte de energía más alta de 2500 kWh/t.
Ejemplo 3 - análisis de los medios después de la trituración
Las perlas se recolectaron después de cada dos trituraciones y se analizaron/caracterizaron mediante el uso de un interferómetro y tribómetro, de acuerdo con los métodos que se describen en los Apéndices 1 y 2 a continuación. El interferómetro se usó para caracterizar la aspereza superficial del medio y el tribómetro se usó para determinar el coeficiente de fricción del medio cuando se frota sobre una almohadilla de fibra seca (fabricada de madera blanda, pino de Botnia).
El interferómetro que se usó fue un interferómetro de corrimiento de fase, el cual usa luz monocromática (Omniscan MicroXAM2) para medir la aspereza y la topografía de la superficie del medio.
Se usó un tribómetro Longshore Systems Engineering para determinar el coeficiente de fricción de las muestras de perlas.
Los resultados se resumen en la Tabla 3.
Tabla 3.
Figure imgf000022_0001
Apéndice 1
Funcionamiento del Interferómetro
(Omniscan MicroXAM2)
1. Encienda
2. Arranque la PC
3. Pegue 5 partículas de muestra en un portaobjetos de vidrio (mida la aspereza en dos lugares de cada partícula)
4. Localice cada partícula de muestra directamente debajo del haz de luz, preferiblemente enfoque directamente en la parte superior de la partícula. Aparecerá una imagen en la pantalla/monitor, la cual no será clara (borrosa) 5. Modifique la intensidad de la luz de manera que haya un punto rojo en el medio de la imagen (el punto rojo no debe cubrir la imagen completa en la pantalla)
6. Compruebe si el punto rojo se vuelve más pequeño al mover la lente hacia abajo (en sentido contrario a las agujas del reloj en el dial) hacia la partícula. La imagen se vuelve más desenfocada.
7. Luego, vuelva a colocar la lente en la posición que estaba antes, y luego baje la intensidad de la luz de manera que el punto rojo sea mucho más pequeño y menos definido.
8. Luego, siga moviendo lentamente la lente hacia arriba (en el sentido de las agujas del reloj en el dial) hasta que la imagen se enfoque (la superficie de la partícula se vuelve más definida). Baje la intensidad de la luz si es necesario para que la luz roja sea más dispersa y menos definida
9. Cuando la imagen está enfocada, tare la posición de la lente en la caja de control
10. Luego ejecute la muestra (después de ingresar el nombre de archivo correcto), cancele el proceso cuando esté claro que la imagen se ha desenfocado por completo
11. Con la imagen que se muestra, puede recortar cualquier anomalía mediante el uso del botón de recorte a la izquierda, y al hacer clic con el botón derecho para seleccionar 'crear imagen principal'. Luego guarda.
12. Lea el valor requerido de la imagen
13. Repita para la segunda área de la partícula.
14. Repita para cada partícula.
15. Promedie las 10 lecturas obtenidas.
Apéndice 2
Procedimiento de funcionamiento del tribómetro
Esfera en mediciones de fricción plana
1. Encienda la PC, el monitor y el Tribómetro.
2. Arranque la PC.
3. Presione [Inicio] en la interfaz de pantalla táctil del Tribómetro (TSI).
4. Presione el botón de Inicio en la parte trasera del controlador del Tribómetro.
5. Presione [Continuar] en el TSI.
6. Presione [Lineal] en el TSI.
7. Abra el software DSC Toolkit.
8. En el DSC Toolkit, seleccione el dispositivo, el cual es el tribómetro (el cual es el extensómetro de Carga Normal).
9. Abra el software DSC Toolkit.
10. En el DSC Toolkit, seleccione el dispositivo, el cual es el tribómetro (el cual es el extensómetro de Carga Lateral).
11. Adhiera la sonda al tornillo con rosca métrica de M2, M3, M4, M5 o M6, de acuerdo con el diámetro de la esfera.
12. Fije el tornillo a la viga del tribómetro mediante el adaptador apropiado.
13. Adicione pesas de latón hasta lograr la Carga Normal objetivo.
14. Inmovilice el sustrato (el cual es una almohadilla de fibra seca que se fabrica de madera blanda, pino de Botnia) en la placa inferior.
La almohadilla de fibra se recorta a dimensiones adecuadas para usar el sistema incorporado para inmovilizar muestras.
15. Mediante el uso del TSI, ingrese la posición Inicial y la posición Final; estas deben tener el mismo valor, correspondiente a donde desea que comience la medición de la fricción en su muestra.
16. Mediante el uso del TSI, ingrese la velocidad de deslizamiento deseada.
17. Mediante el uso del TSI, establezca el número de ciclos en 1.
18. Presione [Registro] en el software DSC Toolkit.
19. Establezca el Intervalo de Registro en 10 ms.
20. Especifique el nombre del archivo y el directorio.
21. Baje la cruceta hasta que la esfera haga contacto compresivo con el sustrato, y la Carga Normal llegue a cero.
22. Mediante el uso del TSI, presione [Iniciar Movimiento].
23. Presione [Inicio] en el software DSC Toolkit.
24. Mediante el uso del TSI, presione [Ejecutar].
25. Una vez que se haya completado el ciclo, Presione [Detener] en el software DSC Toolkit.
26. Levante la cruceta hasta que la esfera esté libre del sustrato.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Un método para fabricar un medio de trituración cerámico particulado que tiene (i) una aspereza superficial de al menos aproximadamente 0,5 |jm, o (ii) un coeficiente medio de fricción de al menos aproximadamente 0,10, o ambos (i) y (ii), en donde el medio de trituración particulado tiene una gravedad específica de al menos 3,5, dicho método comprende:
a. obtener, proporcionar o fabricar una composición que comprende materias primas que comprenden al menos uno de zirconia (ZrO2) y alúmina (AhOs), en donde opcionalmente la composición comprende adicionalmente ceria (CeO2) de aproximadamente 5 a aproximadamente 25 % en peso de ceria, basado en el peso total de la composición, por ejemplo, de aproximadamente 10 a aproximadamente 20 % en peso de ceria;
b. mezclar la composición que comprende materias primas, para formar una mezcla;
c. combinar la mezcla con aglutinante, para formar una mezcla aglutinada;
d. granular la mezcla aglutinada al mezclar la composición de la mezcla aglutinada durante un período de tiempo durante el cual la velocidad de mezcla se reduce;
e. opcionalmente secar la composición granulada;
f. opcionalmente dar forma a la composición granulada;
g. opcionalmente, dimensionar la composición granulada; y
h. sinterizar la composición granulada, opcionalmente
en donde los pasos de b) a d) se realizan en un mezclador equipado con un impulsor,
en donde la velocidad del impulsor durante el paso b) es mayor que la velocidad del impulsor durante los pasos c) y d), y
en donde la velocidad del impulsor durante el paso c) es igual a o mayor que la velocidad del impulsor durante el paso d).
2. El método de acuerdo con la reivindicación 1, en donde una velocidad de mezclado inicial en el paso b) es al menos aproximadamente 150 % mayor que la velocidad de mezclado final en el paso d) y/o en donde la velocidad de mezclado inicial está entre aproximadamente 2750 y 3250 rpm, y la velocidad de mezclado final está entre aproximadamente 600 y 1200 rpm.
3. El método de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde la composición que comprende materias primas comprende hasta aproximadamente 90 % en peso de zirconia estabilizada con ceria, y opcionalmente al menos aproximadamente 10 % en peso de alúmina.
4. El método de acuerdo con la reivindicación 3, en donde la temperatura de sinterización es de aproximadamente 1400 °C a aproximadamente 1500 °C, por ejemplo, de aproximadamente 1425 °C a aproximadamente 1475 °C, o de aproximadamente 1440 °C a aproximadamente 1460 °C.
5. El método de acuerdo con la reivindicación 4, en donde el tiempo de espera es de aproximadamente 2 horas a aproximadamente 6 horas, por ejemplo, de aproximadamente 3 horas a aproximadamente 5 horas, o de aproximadamente 3,5 horas a aproximadamente 4,5 horas.
6. El método de acuerdo con las reivindicaciones 1 o 2, en donde la composición que comprende materias primas comprende al menos 90 % en peso de alúmina, por ejemplo, al menos aproximadamente 95 % en peso de alúmina, o al menos aproximadamente 99 % en peso de alúmina, o al menos aproximadamente 99,5 % en peso de alúmina, o al menos aproximadamente 99,9 % en peso o sustancialmente 100 % en peso de alúmina.
7. El método de acuerdo con la reivindicación 6, en donde la temperatura de sinterización es de aproximadamente 1500 °C a aproximadamente 1700 °C, por ejemplo, de aproximadamente 1550 °C a aproximadamente 1650 °C o de aproximadamente 1575 °C a aproximadamente 1625 °C.
8. El método de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el tiempo de espera es de aproximadamente 2 horas a aproximadamente 6 horas, por ejemplo, de aproximadamente 3 horas a aproximadamente 5 horas, o de aproximadamente 3,5 horas a aproximadamente 4,5 horas.
ES19209900T 2014-05-15 2015-05-14 Método para fabricar un medio de trituración Active ES2895398T3 (es)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14290145 2014-05-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
ES2895398T3 true ES2895398T3 (es) 2022-02-21

Family

ID=50943248

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ES19209900T Active ES2895398T3 (es) 2014-05-15 2015-05-14 Método para fabricar un medio de trituración

Country Status (12)

Country Link
US (3) US20170145635A1 (es)
EP (3) EP3633103B1 (es)
JP (3) JP6698075B2 (es)
KR (1) KR102473528B1 (es)
CN (2) CN110453520B (es)
AU (2) AU2015261414A1 (es)
BR (1) BR112016026678B1 (es)
CA (1) CA2948948C (es)
DK (1) DK3633103T3 (es)
ES (1) ES2895398T3 (es)
PL (1) PL3633103T3 (es)
WO (1) WO2015173376A1 (es)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BR112017011863B1 (pt) * 2014-12-12 2022-01-04 Nutrition & Biosciences Usa 1, Llc Processo para reduzir o tamanho de partícula de polímero de etilcelulose
CN109072552B (zh) * 2016-04-22 2022-03-18 菲博林科技有限公司 再分散的微纤化纤维素
KR20220035871A (ko) * 2019-07-23 2022-03-22 파이버린 테크놀로지스 리미티드 인장 특성이 향상된 마이크로피브릴화 셀룰로스를 제조하기 위한 조성물 및 방법
CN110590340B (zh) * 2019-10-29 2022-04-01 洛阳市科创绿色建材研究院 一种含红柱石的高耐磨氧化铝研磨体的制备方法
CN114397315B (zh) * 2022-01-11 2024-05-03 中国矿业大学 一种研磨介质对煤炭破碎产物三维形貌特征影响的方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2939199A (en) * 1952-08-11 1960-06-07 Int Standard Electric Corp Formation of ceramic mouldings
JPS5524813A (en) * 1978-08-03 1980-02-22 Showa Denko Kk Alumina grinding grain
JPH01135655A (ja) * 1987-11-20 1989-05-29 Hitachi Ltd 印字ヘッド
US4842619A (en) * 1987-12-11 1989-06-27 Minnesota Mining And Manufacturing Company Glass polishing article
JPH04135655A (ja) * 1990-09-26 1992-05-11 Chichibu Cement Co Ltd 粉砕機用部材
JPH0598589A (ja) * 1991-10-01 1993-04-20 Oji Paper Co Ltd セルロース粒子微細繊維状粉砕物の製造方法
JPH0610286A (ja) 1992-06-24 1994-01-18 New Oji Paper Co Ltd 微細繊維状セルロースの製造方法
US5409415A (en) * 1992-07-02 1995-04-25 Nikkato Corp. Shot method
GB2275876B (en) 1993-03-12 1996-07-17 Ecc Int Ltd Grinding alkaline earth metal pigments
JPH08155420A (ja) 1994-11-30 1996-06-18 Showa Shell Sekiyu Kk マイクロビーズとその製法
JP4104698B2 (ja) * 1996-06-07 2008-06-18 東レ株式会社 粉砕機、粉砕機用部材、粉砕用媒体、複合セラミックス焼結体および粉砕方法
JP2005040745A (ja) * 2003-07-24 2005-02-17 Kozo Fujita 粉砕装置
EP1764346A1 (en) * 2005-09-16 2007-03-21 Omya Development AG Process of preparing mineral material with particular ceria-containing zirconium oxide grinding beads, obtained products and their uses
US8074472B2 (en) * 2007-07-31 2011-12-13 Zircoa Inc. Grinding beads and method of producing the same
WO2009134159A1 (en) * 2008-04-28 2009-11-05 Schlumberger Canada Limited Strong low density ceramics
IT1391448B1 (it) 2008-07-30 2011-12-23 Lameplast Spa "contenitore per prodotti fluidi, particolarmente farmaceutici, cosmetici, alimentari o simili
SI2174717T1 (sl) 2008-10-09 2020-08-31 Imertech Sas Postopek drobljenja
JP5365487B2 (ja) * 2008-12-11 2013-12-11 東ソー株式会社 表面が平滑なセラミックビーズおよびその製造方法
GB0908401D0 (en) * 2009-05-15 2009-06-24 Imerys Minerals Ltd Paper filler composition
FR2946337B1 (fr) * 2009-06-03 2011-08-05 Saint Gobain Ct Recherches Produit fritte a base d'alumine et de zircone
KR100940930B1 (ko) * 2009-07-16 2010-02-08 (주)바이오세라 회전방식에 의한 진구형 세라믹 볼의 제조방법 및 그 장치
CN201505548U (zh) 2009-08-07 2010-06-16 安徽宁国市新高新钢球衬板有限公司 一种节能磨球
US20120295113A1 (en) * 2009-12-28 2012-11-22 Naoki Kurizoe Method for producing zirconia-alumina composite ceramic material, zirconia-alumina composite granulated powder, and zirconia beads
CN102240586A (zh) 2011-05-04 2011-11-16 杭州鸿涛机电有限公司 一种厨房垃圾的双重粉碎机
FI126206B (fi) * 2011-06-23 2016-08-15 Upm Kymmene Corp Menetelmä ja laitteisto selluloosapitoisten materiaalien fibrilloimiseksi
US9988311B2 (en) * 2013-11-27 2018-06-05 Corning Incorporated Aluminum titanate compositions, ceramic articles comprising same, and methods of manufacturing same

Also Published As

Publication number Publication date
AU2015261414A1 (en) 2016-12-15
EP3633103A1 (en) 2020-04-08
BR112016026678B1 (pt) 2021-12-28
CN106489003A (zh) 2017-03-08
CA2948948A1 (en) 2015-11-19
DK3633103T3 (da) 2021-10-25
US20170145635A1 (en) 2017-05-25
US20230138194A1 (en) 2023-05-04
EP3940142A1 (en) 2022-01-19
PL3633103T3 (pl) 2022-01-03
JP2021193231A (ja) 2021-12-23
CN106489003B (zh) 2019-08-30
JP2017515995A (ja) 2017-06-15
KR102473528B1 (ko) 2022-12-01
KR20170017925A (ko) 2017-02-15
US20200217014A1 (en) 2020-07-09
JP7249389B2 (ja) 2023-03-30
CN110453520B (zh) 2021-12-21
WO2015173376A1 (en) 2015-11-19
AU2020202467A1 (en) 2020-05-07
CA2948948C (en) 2022-10-04
JP2020125579A (ja) 2020-08-20
JP6698075B2 (ja) 2020-05-27
AU2020202467B2 (en) 2022-03-03
EP3633103B1 (en) 2021-09-08
CN110453520A (zh) 2019-11-15
US11572658B2 (en) 2023-02-07
BR112016026678A2 (pt) 2017-08-15
EP3143197A1 (en) 2017-03-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7249389B2 (ja) 粉砕方法および粉砕媒体
ES2959571T3 (es) Procedimiento de tratamiento de la celulosa microfibrillada
ES2857512T3 (es) Productos de papel y cartón
ES2693333T5 (es) Composiciones derivadas de celulosa
ES2686850T3 (es) Composición de papel
KR101920037B1 (ko) 나노피브릴 셀룰로스 현탁액의 제조 방법
ES2905088T3 (es) Composición de relleno de papel
CN109071346A (zh) 用于在天花板、地板和建筑产品中提供增加的强度的组合物和方法
BRPI0615945A2 (pt) processo para fabricar um material de carbonato de cálcio co-moìdo, material de carbonato de cálcio co-moìdo, e, uso de material de carbonato de cálcio co-moìdo
JP2019516023A (ja) ミクロフィブリル化セルロースの再分散