PT101250B

PT101250B - Novo produto complexo a base de fibras e de cargas de cristais de carbonato de calcio, e processo de fabrico do referido novo produto e sua aplicacao na producao de materiais de construcao e de produtos de papelaria

Info

Publication number: PT101250B
Application number: PT101250A
Authority: PT
Inventors: Fernand Mora; Laurent Cousin
Original assignee: Aussedat Rey Sa
Priority date: 1992-04-07
Filing date: 1993-04-07
Publication date: 1999-12-31
Also published as: CA2093545C; FI120319B; DE4311505A1; NL194508C; FI931584A0; NL9300612A; ITTO930240A1; GB2265916A; NO931326L; ATA70993A; GB2265916B; ES2100781B1; ES2100781A1; CH686963A5; PT101250A; NO931326D0; DK175143B1; FR2689530A1; US5824364A; SE506115C2

Description

O presente invento diz respeito ao domínio dos produtos à base de fibras aos quais convém fornecer cargas, geralmente minerais, para lhes conferir certas propriedades físicas ou ainda para diminuir o custo de fabrico.

A título de exemplo, é conveniente citar materiais que entram, particularmente, no domínio da construção e que possuem propriedades de inalterabilidade, de inércia e de ininflamação e que podem ser utilizados sob a forma de painéis, de placas, de folhas, de ladrilhos ou de tijolos.

É também conveniente citar o domínio da papelaria para a produção de papéis de impressão-escrita, de papéis decorativos, de papéis ininflamáveis, etc.

A necessidade de tais produtos faz-se já sentir desde há muito tempo e a técnica anterior conheceu diferentes processos de os obter. Pode ser considerado que, principalmente, a técnica de fabrico consiste em produzir uma suspensão, geralmente aquosa, de fibras parcialmente refinadas, nas quais se introduz uma carga de produtos minerais finamente divididos, tais como o carbonato de cálcio que apresenta, por exemplo, uma granulometria compreendida entre 0,5 e 10 micrometros.

Segundo uma tal técnica, o problema a resolver é o da ligação entre as fibras e as cargas minerais para se obter, após eliminação pelo menos parcial do meio aquoso, um produto que apresenta uma estabilidade ou uma coesão em relação às forças de contacto superficiais, geralmente mecânicas, suportadas durante a utilização.

Até ao presente, o único método eficaz empregado consiste em incorporar na suspensão um ou mais agentes de retenção cuja função é ligar as cargas minerais às fibras. A título de exemplo, é corrente a utilização de poliacrilamida para estabelecer a ligação entre o carbonato de cálcio e as fibras celulósicas.

Para a função de ligação, uma tal técnica pode ser considerada satisfatória, se bem que ela conheça um limite na percentagem de incorporação das cargas. Pelo contrário, uma tal técnica sofre de certas desvantagens ou inconvenientes, das quais seria particularmente benvinda a sua libertação.

O primeiro inconveniente diz respeito ao sobrecusto não negligenciável devido à presença do ou dos agentes de retenção que são produtos de preço elevado.

O segundo inconveniente é devido ao facto de o processo de escorrimento ou de eliminação da fase aquosa arrastar uma parte não negligenciável do ou dos agentes de retenção, assim como de cargas minerais, as quais são definitivamente perdidas. Resulta numa perda económica que pode ser qualificada de importante, mas também, e sobretudo numa poluição do ambiente que não pode ser combatida senão pelo recurso a uma instalação de depuração dos efluentes.

estabelecimento e a manutenção funcional duma tal instalação aumenta ainda negativamente o balanço económico da produção de tais produtos.

A presença do ou dos agentes de retenção é também responsável por uma degradação de certas propriedades do suporte (avaliadas por transparência) no domínio da papelaria.

Uma outra técnica conhecida por fornecer cargas minerais a um substrato celulósico fibroso, é a descrita no pedido de patente internacional WO 92/15 754, publicado posteriormente à data de prioridade do presente pedido.

Outro pedido intercalar divulga um processo que consiste em se submeter uma polpa de fibras celulósicas, isenta de água e qualificada de crumb (miolo), que contém de 40 a 95 % de água numa base ponderai, a um tratamento que se caracteriza por se pôr em contacto com cal e de se injectar com CO₂ gasoso a polpa, desta maneira caiada, no interior de um contentor pressurizado. Este tratamento permite obter uma carga de CaCC>₃ cristalizado e localizado essencialmente no lúmen e na parede das fibras celulósicas.

É de notar que o tratamento se efectua em meio seco e não líquido aquoso. Além disso, o produto complexo obtido caracteriza-se por uma localização maioritária de CaCC>₃ cristalizado no interior das fibras.

Segue-se que a taxa de carga em CaCO₃ dos papéis obtidos a partir desta polpa fica relativamente limitada (inferior a 20 %), da ordem das atingidas pelas técnicas de carga que se socorrem dos agentes de retenção.

O presente invento tem por objectivo remediar os inconvenientes acima referidos, propondo um novo produto complexo à base de fibras e de cargas, que responde à pesquisa de propriedades relembradas mais acima e que pode ser obtido sem se recorrer aos agentes de retenção habitualmente utilizados.

O presente invento tem também por objectivo permitir a produção de um produto complexo mesmo fortemente carregado, no

sentido que é geralmente dado a uma tal expressão, particularmente no domínio da papelaria, quer dizer, na qual a carga mineral excede 50 % numa base ponderai da matéria seca total.

O invento tem ainda por objectivo um processo de obtenção de um tal novo produto complexo em condições de ser utilizado para diferentes aplicações.

novo produto complexo de acordo com o invento é caracterizado por compreender uma estrutura heterogénea fibrocristalina constituída:

por um lado, por uma pluralidade de fibras de superfície específica desenvolvida e de carácter hidrófilo, apresentando à sua superfície uma quantidade importante de microfibrilas, tendo, estas microbibrilas, preferivelmente, um diâmetro inferior a 5 μτη,.

e, por outro lado, de cristais de carbonato de cálcio precipitado (CCP), organizados essencialmente em acumulações de grânulos que aprisionam as microfibrilas e que, na sua maioria, estão solidarizadas directamente a estas por ligação mecânica.

O presente invento diz respeito, igualmente, a um processo que é do tipo dos que compreendem, essencialmente, os passos seguintes:

- colocação em presença, em meio aquoso e sob agitação moderada, de fibras microfibriladas e de iões cálcio Ca⁺⁺ trazidos pelo intermediário da cal, adição, sob forte agitação, de iões carbonato

C0₃ trazidos indirectamente por injecção de gás carbónico C0₂, é caracterizado por, antes da adição de C0₂:

- se diluir a suspensão de fibras microfibriladas e de cal até uma concentração de matérias secas inferior ou igual a 5, de preferência inferior ou igual a 4 e, ainda mais preferivelmente, da ordem de 2,5 % numa base ponderai ,

- e se estabilizar a suspensão a uma temperatura compreendida entre 10 e 50 °C, de tal maneira que se obtém no fim uma cristalização de CaCO₃(CCP) in situ, essencialmente segundo uma organização em acumulações granulares de cristais de CCP que, na sua maioria, aprisionam as microfibrilas e estão solidarizadas directamente a estas por ligação mecânica.

Diversas outras características dos objectivos do invento ressaltam da descrição detalhada que se segue.

Os exemplos de realização do novo produto complexo são dados em relação com as representações anexas.

As fig. 1 a 3 são vistas ao microscópio electrónico de varrimento (MEV), com factores de ampliação diferentes, da estrutura de um produto complexo a partir de fibras celulósicas de eucalipto, que sofreram um taxa de refinamento de 40 °SR (SCHOPPER-RIEGLER).

As fig. 4a 6 são vistas ao MEV semelhantes do mesmo produto obtido com as fibras celulósicas de eucalipto refinadas a 60 °SR.

As fig. 7a 9 são vistas ao MEV semelhantes do mesmo produto obtido com as fibras celulósicas de eucalipto refinadas a 95 °SR.

As fig. 10 e 11 são vistas ao MEV comparáveis às vistas 7 a 9 e que correspondem a uma taxa de carga mais elevada em matéria mineral.

As fig.	12	a 14	sao vistas	ao MEV,	com	factores	de
ampliação diferentes,	de um	produto complexo à	base	de fibras	de
pinho refinadas a	60	°SR.
As fig.	15	a 17	são vistas	ao MEV,	com	factores	de
ampliaçao diferentes,	de um	produto complexo à	base	de fibras	de
faia refinadas a	95 °	SR.
As fig.	18	e 19	sao vistas	ao MEV,	com	factores	de

ampliação diferentes, de um produto complexo à base de fibras sintéticas de acetato de celulose. 0 produto utilizado neste caso apresenta microfibrilas por natureza.

As fig. 20 a 22 são vistas ao MEV, com factores de ampliação diferentes, de um produto complexo à base de fibras acrílicas.

As fig. 23 a 25 são vistas ao MEV, com factores de ampliação diferentes, de um produto complexo à base de fibras celulósicas de origem bacteriana, que apresenta microfibrilas por natureza.

As fig. 26 a 28 são vistas ao MEV, com factores de ampliação diferentes e superiores aos postos em prática nas vistas anteriores, de grânulos de cristais de CCP que aprisionam microfibrilas.

As fig. la 3 mostram, sob ampliações respectivamente de 501, 1850, 5070, que o novo produto complexo de acordo com o invento se compõe de uma estrutura fibrosa, formada de entrelaços de fibras elementares 1 de carácter hidrófilo, que apresentam, por natureza ou por tratamento, uma certa superfície específica. Esta última é função do número de microfibrilas 3 de que é provida a superfície de cada fibra 1. Este conjunto de microfibrilas pode ou existir naturalmente ou ser obtida por um tratamento, tal como a refinação (fibrilação) que consiste em fazer passar as fibras entre as placas ou discos de um refinador segundo um processo clássico. A estrutura fibrosa apresenta a particularidade de ser portadora de cristais 2 de carbonato de cálcio precipitado (CCP), que estão regularmente repartidos e directamente enxertados sobre as microfibrilas 3, de preferência sem interface ou presença de um agente de ligação ou de retenção. Ê importante notar que estes cristais estão organizados em acumulações de grânulos que, na sua maioria, aprisionam as microfibrilas por ligação mecânica fiável e não lábil.

A título ilustrativo, a fig. 26, com uma apliação de 45 000 x, e as fig. 27 e 28, com uma apliação de 51 500 x, mostram grânulos de cristais 2 de CCP ligados mecanicamente às microfibrilas 3. Estas últimas encontram-se desta maneira presas na massa dos grânulos.

A estrutura fina da ligação grânulo/microfibrila pôde ser deduzida por extrapolação, particularmente com a ajuda do teste descrito a seguir.

O princípio do teste assenta na avaliação da quantidade de celulose não hidrolisável, suposta presa na massa dos grânulos, de um produto complexo de acordo com o invento contendo 25 %, numa base ponderai, de celulose refinada a 95 °SR e 75 %, numa base ponderai, de CCP.

A metodologia do teste é a seguinte:

- Fabrico de um produto complexo de acordo com o processo conforme ao invento.

- Ataque enzimático exaustivo do produto complexo, hidrólise enzimática selectiva pelas celulases (CELLUCLAST 1,5 L a 500 UIE/g e NOVOZYM 342 a 500 UIE/g, ambas comercializadas por NOVO ENZYMES) da celulose a 40 °C e pH7 durante 6 dias.

- Estudo do resíduo da hidrólise enzimática:

a) - Taxa de cinzas a 400 °C = 93,8 %, numa base ponderai sobre secos. Pode-se deduzir que o resíduo da hidrólise compreende cerca de 5 % de produtos não minerais.

b) - Análise dos 93,8 % de cinzas pela coloração de nitrato de cobalto: a parte mineral do resíduo da hidrólise é constituída por 100 % de calcite.

c) - O resíduo do ataque enzimático é tratado por ácido clorídrico diluído de pH controlado à volta de 7. O CaCl₂ é eliminado por ultrafiltração, o retido é analisado por cromatografia em fase gasosa, depois de hidrólise ácida segundo o método de SAEMAN (ΤΆΡΡΙ 37(8), 336-343) e transformação dos monómeros

obtidos em acetato de alditol. Esta técnica de análise permite dosear a quantidade de oses neutras presentes numa amostra. Pode-se desta maneira determinar que 3 %, numa base ponderai, da celulose de partida é inacessível às enzimas e encontra-se, segundo toda a verosimilhança, aprisionada no interior dos grânulos de CCP, por exemplo como se nas fig 26 a 28.

mostra

Uma tal organização minerais conhecidas, sões mais difere das de numerosas cristais formam flocos de sa, sendo retenção. retenção sólida fragilidade.

em que os ou menos importantes, integração realizada na presença de agentes tal estrutura não permite geralmente ter e durável da carga sobre as fibras, devido à na sua integração na rede esta

Uma cargas dimenf ibrode uma sua novo produto complexo pode apresentar-se sob diferentes formas, tais como:

- suspensão aquosa que representa um estado intermediário de transformação ou de utilização,

- pasta com taxa de humidade, por exemplo, vizinha de 60 %, que representa também um estado intermediário de transformação,

- massa compacta de fraco teor de água, por exemplo, vizinha de 5 %, e que representa um estado intermediário de transformação ou definitivo de utilização,

- produto eleborado no qual o produto complexo é incorporado após transformação.

A superfície específica das fibras é superior a 3 m /g, .2 de preferência a 6 m /g, e mais preferivelmente ainda, a 10 m /g.

Vantajosamente, quando as fibras são refinadas, elas são-no até à esgotabilidade ou um grau de escorrimento, expresso em °SR, superior ou igual a 30, de preferência a 40 e, mais preferivelmente ainda, a 50.

De acordo com o invento, o produto complexo é caracterizado por compreender uma carga de cristais de carbonato de cálcio precipitado (CCP) superior ou igual a 20, de preferência a 30 e, ainda mais preferivelmente a 40 %, numa base ponderai em relação aos materiais secos totais.

Um processo para a obtenção do novo produto complexo, tal como o representado pelas fig. 1 a 3, consiste em depositar, num reactor apropriado, uma suspensão aquosa de matérias fibrosas de carácter hidrófilo, por exemplo, de fibras celulósicas, de essência de eucalipto refinadas a 40 °SR (SCHOPPER-RIEGLER). Uma tal suspensão, que contém de 0,1 a 30 %, numa base ponderai, de matérias secas na qualidade de fibras, e de preferência 2,5 %, numa base ponderai, é introduzida no reactor, sendo tudo submetido a uma fraca agitação, à razão de 2 a 60 kg, segundo a taxa de CCP desejada, sabendo que as quantidades correspondem, respectivamente, às cargas de CCP de 90 e 20 %, numa base ponderai, em relação ao peso total de matérias secas do produto complexo.

Introduz-se em seguida no reactor 3 kg de uma suspensão aquosa de cal (hidróxido de cálcio - Ca(OH)₂) contendo 10 %, numa base ponderai, de matéria seca. A cal constitui também a fonte de iões Ca⁺⁺ que são postos em presença das fibras.

Segundo uma característica interessante do processo de acordo com o invento, a proporção Ca(OH)₂/fibras, expressa sobre secos, varia de 6:1 a 0,2:1.

Sob agitação lenta, a mistura é então diluída até à obtenção de uma concentração final de matérias secas inferior ou igual a 5 %, numa base ponderai, em relação à massa total de mistura, de preferência inferior ou igual a 4 % e, mais preferivelmente, da ordem dos 2,5 %.

Logo que a mistura está estabilizada a uma temperatura compreendida entre 10 e 50 °C, e por exemplo vizinha de 30 °C, produz-se uma forte agitação, por um móvel arrastado em rotação, por exemplo entre 100 e 3000 rot/min, e, particularmente, da ordem das 500 rot/min, e introduz-se gás carbónico com um débito . .

de 0,1 a 30 m /h/kg de hidroxido de cálcio e, de preferência, de 3 . .

m /h/kg. E a partir do gas carbonico introduzido que se formam os iões CO_— , . . , . ._ . . „ ++ destinados a reagir com os iões cacio Ca

A precipitação inicia-se nessa ocasião e conduz à formação de cristais de carbonato de cálcio, que podem ser assimilada a um crescimento por enxerto ou nuclação directamente sobre as fibras, permitindo obter-se um complexo fibras/cristais de alta resistência mecânica.

No exemplo escolhido, as condições experimentais são propícias à formação de cristais de forma romboédrica. Alterando estas condições, a obtenção de cristais de forma escalenoédrica é possível.

A reacção prossegue durante 5 a 90 minutos e, de preferência, durante cerca de 20 minutos, no decurso dos quais é mantido um controlo regular, por um lado, do pH, vizinho de 12 no

início da reacçao e caindo para 7 no fim da reacção e, por outro lado, da temperatura, que é mantida à volta dos 30 °C.

A reacção cessa quando a totalidade da cal reagiu com o gás carbónico, quer dizer quando o pH é estabilizado cerca do valor 7 .

Antes da reacção, agentes de quelação, tais como o ácido etilenodiaminotetracético, ou agentes de dispersão, tais como poliacrilamida, podem ser adicionados à suspensão aquosa de cal.

Como se mostra nas fig. 1 a 3, a realização do processo anterior permite a obtenção de cristais finos e regulares, infimamente ligados às ou enxertados directamente sobre as microfibrilas celulósicas com uma boa repartição e uma concentração preferencial na ou sobre as zonas de maior superfície específica. A comparação das fig. 1 a 3 põe em evidência um tal enxertamento sobre as fibras celulósicas refinadas a 40 °SR , . . 2 (superfície especifica de 4,5 m /g) que suportam os cristais constituindo, no exemplo, uma massa de CCP vizinha de 60 %, numa base ponderai, em relação às matérias secas totais. As fig. 1 a 3 correspondem às fotografias realizadas em microscopia electrónica de varrimento sobre amostras que foram preferivelmente secas por uma técnica dita de ponto crítico.

método de dessecação de ponto crítico consiste em realizar a metodologia seguinte como:

- Fase na 1: desidratação (pressão e temperatura ambientes) :

antes de serem submetidas à operação de dessecação, as amostras a analisar são preferivelmente desidratadas

por passagens sucessivas em soluções de acetona (ou de etanol) cada vez mais concentradas (30, 50, 70, 90,

100 %) .

- Fase n® 2: líquido de substituição (temperatura:

°C; pressão: 50 bar):

a amostra assim preparada é introduzida na cuba de secagem do aparelho, cuba cheia de acetona (ou de etanol). Várias lavagens sucessivas são então efectuadas com a ajuda de um líquido de substituição (CC>₂ no caso presente), a fim de eliminar a totalidade da acetona (ou do etanol).

- Fase n 3: dessecação (temperatura: 37 °C; pressão:

bar):

a temperatura da instalação é então levada a uma temperatura de 37 °C, o que leva a uma pressão de 80 bar. O CO₂ passa assim do estado líquido ao de gás, sem transposição do limite de fase.

Após evacuação do gás CO₂, a amostra está pronta a ser observada ao microscópio electrónico.

A aparelhagem utilizada é do tipo CPD 030, comercializada pela Société BOIZIAU DISTRIBUTION.

As fig. 4 a 6 põem em evidência, em relação às fig. 1 a 3, cristais precipitados intimamente ligados às microfibrilas de maneira mais homogénea; Estas figuras correspondem aos produtos obtidos a partir de fibras celulósicas, mais particularmente de eucalipto, refinadas a 60 °SR em que a superfície específica é de 2 m /g e sobre as quais uma nucleação de CCP de 60 %, numa base

ponderai, de matérias secas foi produzida pelo processo descrito anteriormente.

As fig. 4 a 6 foram realizadas nas mesmas condições e segundo os mesmos parâmetros que as fig. 1 a 3.

As fig. 7 a 9 correspondem a fotografias tomadas por microscópio electrónico de varrimento sob ampliações respectivamente de 1840, 5150 e 8230, de produtos complexos obtidos a partir de fibras de eucalipto refinadas a 95 °SR (superfície . . 2 especifica de 12 m /g).

As mesmas condições operatórias foram retidas neste caso.

A comparação entre estes três níveis de refinamento crescentes, respectivamente fig 1 a 3, fig. 4 a 6 e fig. 7a 9, mostram o aumento correlativo do número de microfibrilas.

As fig. 10 e 11 são igualmente fotografias de um complexo obtido a partir de fibras de eucalipto refinadas a 95 °SR e submetidas a enxerto de uma carga de cristais de CCP. A taxa de carga deste complexo é vizinha de 85 %, numa base ponderai, em relação ao peso de matérias secas totais.

As fig. 12 a 14 mostram a realização do processo a partir de fibras de pinheiro refinadas a 60 °SR (superfície 2 especifica de 6,5 m /g) e sobre as quais uma cristalizaçao final de CCP a 65 %, numa base ponderai, de matérias secas totais foi realizada.

O produto complexo formado apresenta um aspecto similar ao dos exemplos precedentes no que diz respeito à estrutura, à

repartição e à homogeneidade dos cristais de CCP, assim como à forma destes cristais.

As fig. 15 a 17 são vistas que mostram, com factores de ampliação de 1860, 5070 e 8140, produtos complexos obtidos a partir de fibras de faia refinadas a 95 °SR (12 m /g) e sobre as quais uma taxa de carga de cristais de CCP vizinha de 35 %, numa base ponderai, de matérias secas totais foi enxertada.

As fig. 18 e 19 representam um outro exemplo de realização de um produto complexo segundo o invento obtido a partir de fibras sintéticas, mais particularmente de acetato de celulose, tais como as comercializadas sob a referência FIBRET pela Société HOECHST CELANESE. Um tal produto é constituído por microfíbrilas cuja superfície especifica e vizinha de 20 m /g. Estas microfibrilas foram utilizadas tal qual e não foram submetidas, previamente ao processo, a um refinamento por fibrilação.

processo foi realizado, como foi anteriormente dito, e o crescimento cristalino de CCP foi conduzido em condições tais que o produto complexo contém 60 %, numa base ponderai, de matéria mineral em relação às metárias secas.

As fig. 20 a 22 são vistas, sob factores de ampliação de 526, 1650 e 4010, de um produto complexo constituído a partir de fibras sintéticas, tais como as fibras acrílicas comercializadas sob a referência ”APF Acrylic Fibers, pela Société COURTAULDS. Tais fibras foram refinadas em pilha VALLEY, de maneira a apresentarem um importante grau de fibrilação correspondente a uma superfície especifica vizinha de 6 m /g. A título de referência comparativa, tais fibras, que apresentam naturalmente um grau de escorrimento da ordem dos 13 °SR, foram refinadas até atingirem 17 °SR. A cristalização efectuada nas condições descritas

anteriormente permitiu obter um produto final que contém 75 %, numa base ponderai, de CCP em relação ao peso de matérias secas e em que as cristais apresentam formas e dimensões semelhantes aos exemplos precedentes.

A análise das fig. 18 a 22 permite verificar um mesmo aspecto geral de cristalização, no que diz respeito à forma dos cristais, à repartição e à homogeneidade.

As fig. 23 a 25 ilustram um novo exemplo de realização dum produto complexo constituído por fibras celulósicas de origem bacteriana, comercializadas sob a marca registada CELLULON pela Société WEYERHAEUSER. Estas fibras celulósicas, de superfície 2 específica elevada, da ordem de 200 m /g, apresentam-se sob a forma de uma pasta espessa e não necessitam de tratamento prévio de fibrilação por refinamento mecânico.

Ê, pelo contrário, necessário proceder à sua dispersão com a ajuda de uma aparelhagem do tipo misturador (velocidade de rotação da ordem de 1000 rot/min), na presença ou não de um agente de dispersão, tal como carboximetilcelulose (CMC). Este produto prepara-se e utiliza-se com concentrações vizinhas de 0,4 %, numa base ponderai, de matérias secas.

A cristalização, efectuada nas condições descritas anteriormente, permitiu obter um produto final que continha 72 %, numa base ponderai, de matérias secas totais.

Por conseguinte, como resulta do que anteriormente se estabeleceu, o invento permite realizar um produto complexo, de natureza celulósica, sintética, e que pode ser mais ou menos carregado de matéria mineral, segundo a percentagem, numa base ponderai, dos cristais fixados directamente sobre as fibras. Um tal produto não faz intervir um agente de retenção e pode ser obtido realizando um processo simples e pouco dispendioso, em que a perícia necessária não encerra dificuldade.

Um tal produto complexo pode ser utilizado enquanto matéria prima para a realização de materiais de construção que devem apresentar características de resistência, de inércia e de ininflamação específicas. Num tal exemplo de aplicação, apesar da fraca taxa de fibras que entram na composição, torna-se possível realizar, quando as fibras empregues apresentam uma estrutura suficientemente aberta, um material mineral autoligante que apresenta uma boa coesão.

No domínio dos materiais de construção, o produto complexo de acordo com o invento pode ser realizado sob a forma de placa, de paramento, de tijolo, de ladrilho, etc.

Um outro domínio de aplicação é a indústria de papelaria. Um produto complexo, em suspensão aquosa ou em pasta com 40 %, numa base ponderai, de concentração de matérias secas, pode ser utilizado em mistura com uma suspensão fibrosa tradicional para a obtenção de papéis clássicos fortemente carregados. Nesta aplicação, uma mistura de uma suspensão de fibras tradicionais e uma suspensão de acordo com o invento é então realizada, em função das características físicas dos produtos a obter. A retenção das cargas no papel em relação à composição inicial é então superior à obtida classicamente, até pelo menos de 10 a 20 pontos. É o que se entende, no sentido do presente invento, pela expressão produto de papelaria fórtemente carregado.

O invento permite também o fabrico por via húmida de substratos, de redes ou reticulados de fibras não tecidas opacifiçadas, nas quais uma taxa de cargas minerais superior à das técnicas actuais pode ser atingida.

invento não está limitado aos exemplos descritos e representados, uma vez que diversas modificações podem ser levadas a cabo sem se sair do seu âmbito e alcance.

Lisboa, 7 de Abril de 1993

J. PEREIRA DA CRUZ Agente Oficiai da Propriedade industrial RUA VICTOR CORDON. 10-A 3 ^a1200 LISBOA

FOLHA 1 (11.FOLHAS)

FOLHA 2 (11 FOLHAS)

FOLHA 3 (11 FOLHAS)

FIG.9

FOLHA 4 (11 FOLHAS)

FOLHA 5 ( 1 1 FOLHAS)

FOLHA 6 (11 FOLHAS)

FOLHA 7 (11 FOLHAS)

FOLHA 8 (11 FOLHAS)

FOLHA 9 (11 FOLHAS) / ·

FIG.23

FI G.24

FIG.25

FOLHA 10 ( 1 1 FOLHAS)

51.5KX 25KU H0^:12MM S ·· 00000 P‘00002

500NM-------------

FI G.27 ( 1 I FOLHAS )

Claims

REIVINDICAÇÕES

1«. Novo produto complexo caracterizado por compreender uma estrutura heterogénea fibrocristalina constituída:

- por um lado, por uma pluralidade de fibras de superfície específica desenvolvida e de carácter hidrófilo, apresentando à sua superfície uma quantidade importante de microfibrilas, e, por outro lado, de cristais de carbonato de cálcio precipitado (CCP), organizados essencialmente em acumulações de grânulos que, na sua maioria, aprisionam as —microfibrilas e estão solidarizadas directamente a estas por ligação mecânica.
2a. Novo produto de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a superfície específica das fibras ser superior 2 2 a 3 m /g, de preferência a 6 m /g e, ainda mais preferivelmente a 10 m²/g.
3a. Novo produto de acordo com a reivindicação 1 ou a reivindicação 2, caracterizado por as referidas fibras serem refinadas (fibriladas).

43. Novo produto complexo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por compreender uma carga de cristais de carbonato de cálcio precipitado (CCP) superior ou igual a 20, de preferência a 30 e, ainda mais preferivelmente a 40 % numa base ponderai em relação aos materiais secos totais.

53. Novo produto complexo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por as fibras serem celulósicas.

63. Novo produto complexo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado por as fibras serem sintéticas.
7®. Novo produto complexo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por se apresentar sob a forma de uma suspensão aquosa.

83. Novo produto complexo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por se apresentar sob a forma de uma pasta.
9®. Novo produto complexo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por se apresentar sob a forma de uma massa compacta.
10®. Processo de fabrico de um novo produto complexo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por compreender essencialmente os passos seguintes:

- colocação em presença, em meio aquoso e sob agitação moderada, de fibras microfibriladas e de iões cálcio Ca trazidos pelo intermediário de cal,

- adição, sob forte agitação, de iões carbonato CO^ trazidos indirectamente por injecção de gás carbónico CC>₂, caracterizado por, antes da adição de CO₂:

- se diluir a suspensão de fibras microfibriladas e de cal até uma concentração de matérias secas inferior ou igual a 5, de preferência inferior ou igual a 4 e, ainda mais preferivelmente, da ordem de 2,5 % numa base ponderai,

- e se estabilizar a suspensão a uma temperatura compreendida entre 10 e 50 °C, de tal maneira que se obtém no fim uma cristalização de CaCO₃(CCP) in situ, essencialmente segundo uma organização em acumulações granulares de cristais de CCP que, na sua maioria, aprisionam as microfibrilas e estão solidarizadas directamente a estas por ligação mecânica.
11^a. Processo de acordo com a reivindicação 10 caracterizado por a forte agitação, realizada no passo de injecção de CO₂ estar compreendida entre 100 e 3000 rot/min.
12a. Aplicação do novo produto complexo de acordo com qualquer uma das reivindicações la 9, caracterizada por o referido produto ser utilizado na produção de materiais de construção.
13^a. Aplicação do novo produto complexo de acordo com qualquer uma das reivindicações la 9, caracterizada por o referido produto ser utilizado na produção de produtos de papelaria.