PT106222A

PT106222A - Formulação de alumina trihidratada (ath) modificada com estrutura bohemítica como pigmento em revestimento para papel mate

Info

Publication number: PT106222A
Application number: PT106222A
Authority: PT
Inventors: Jose Antonio Ganilho Lopes Velho; Natercia Maria Ferreira Dos Santos
Original assignee: Inst Politecnico De Tomar; Univ Aveiro
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2012-03-21
Publication date: 2013-09-23
Also published as: WO2013140365A2; WO2013140365A3

Abstract

A PRESENTE INVENÇÃO DIZ RESPEITO AO DESENVOLVIMENTO DE UMA ALUMINA TRIHIDRATADA (ATH), DE ESTRUTURA BOHEMÍTICA, BEM COMO DE UMA FORMULAÇÃO QUE COMPREENDE UMA ALUMINA TRIHIDRATADA (ATH), DE ESTRUTURA BOHEMÍTICA. APESAR DE SE ADICIONAR UMA PEQUENA QUANTIDADE EM MASSA DE ALUMINA TRIHIDRATADA SOBRE O PAPEL-BASE, ESTA É EXTREMAMENTE EFICAZ NA OBTENÇÃO DE UM PAPEL COM CARACTERÍSTICAS MATE, IDEAL PARA IMPRESSÃO A JACTO DE TINTA COM UM VALOR MUITO ELEVADO DE BRILHO DE CONTRASTE. ESTA FORMULAÇÃO É UTILIZADA NA PREPARAÇÃO DE CALDAS DE REVESTIMENTO PARA PAPEL QUE, PARA ALÉM DO PIGMENTO MODIFICADO, CONTÉM APENAS UM ADITIVO QUÍMICO, O AMIDO, QUE FUNCIONA SIMULTANEAMENTE COMO MODIFICADOR REOLÓGICO E COMO LIGANTE. O MÉTODO DE APLICAÇÃO DA CALDA DE REVESTIMENTO UTILIZA UMA LÂMINA E O PROCESSO DE CALANDRAGEM É CONTROLADO DE MODO A OBTER-SE UMA SUPERFÍCIE MATE E CONJUNTAMENTE UMA ESTRUTURA DO REVESTIMENTO QUE PERMITE DOIS NÍVEIS DE EFICÁCIA, ÓPTICA (DISPERSÃO DA LUZ) E QUALIDADE DE IMPRESSÃO (CONTROLO DE PENETRAÇÃO DE TINTA). A PRESENTE INVENÇÃO TEM APLICAÇÃO NA INDÚSTRIA DE PAPEL.

Description

DESCRIÇÃO

"FORMULAÇÃO DE ALUMINA TRIHIDRATADA (ATH) MODIFICADA COM ESTRUTURA BOHEMÍTICA COMO PIGMENTO EM REVESTIMENTO PARA PAPEL MATE"

Domínio da Invenção A presente invenção diz respeito ao desenvolvimento de uma alumiina trihidratada (ATH), de estrutura bohemitica, bem como de uma formulação que compreende uma alumina trihidratada (ATH), de estrutura bohemitica. Apesar de se adicionar uma pequena quantidade em massa de alumina trihidratada sobre o papel-base, esta é extremamente eficaz na obtenção de um papel com caracteristicas mate, ideal para impressão a jacto de tinta com um valor muito elevado de brilho de contraste.

Esta formulação é utilizada na preparação de caídas de revestimento para papel que, para além do pigmento, contém apenas um aditivo químico, o amido, que funciona simultaneamente como modificador reológico e como ligante. 0 método de aplicação da calda de revestimento utiliza uma lâmina e o processo de calandragem é controlado de modo a obter-se uma superfície mate e conjuntamente uma estrutura do revestimento que permite dois níveis de eficácia, óptica (dispersão da luz) e qualidade de impressão (controlo de penetração de tinta). A invenção destina-se à indústria de papel.

Estado da técnica

Os pigmentos minerais são materiais inorgânicos praticamente insolúveis no meio em que são aplicados e que conferem ao papel propriedades muito especiais, em 1 particular ao nível da qualidade de impressão. Possuem elevado grau de brancura, são bastante finos, proporcionam adequadas características reológicas às caídas de revestimento e têm propriedades opacificantes. Com estes minerais podemos obter superfícies desde rugosas a lisas e muito lisas, todas elas com influência tanto ao nível do brilho de papel como na imprimabilidade. A finalidade de revestir um papel é a de cobrir a superfície irregular do papel-base constituído por uma rede estocástica de fibras celulósicas, com uma formulação à base de um pigmento e de um ligante que, quando seca, deixa uma superfície com características adequadas à impressão. Nestas formulações, é comum usar mais do que um pigmento, por exemplo, caulino juntamente com dióxido de titânio ou carbonato de cálcio, bem como outros componentes poliméricos, por exemplo, modificadores reológicos, ligantes e co-ligantes. A composição de uma calda de revestimento é, geralmente, bastante complexa, o que onera o produto final, havendo, por esta razão, um compromisso entre as vantagens tecnológicas e processuais e o impacte económico. Neste campo, existe ainda muito por investigar, não apenas em termos dos pigmentos minerais como igualmente na procura das melhores formulações, mais simples, mais eficazes com melhor desempenho em máquina e mais económicas. 0 caulino ainda é o pigmento mais utilizado no revestimento de papel aproveitando-se o carácter fortemente lamelar das partículas de caulinite, um filossilicato, seu principal constituinte. As partículas lamelares de caulinite orientam-se sobre o papel base segundo o plano xy, empacotam muito bem, dando origem a um papel com elevada lisura sendo fácil a obtenção de um papel brilhante. 2

Para além do caulino têm surgido no mercado minerais concorrentes, como são os casos do talco, do gesso, das micas, da alumina trihidratada, do dióxido de titânio, de pigmentos sintéticos (casos da silica precipitada, de pigmentos plásticos) e, sobretudo de carbonatos de cálcio, natural e precipitados. Para cada um deles existem diversas variantes traduzindo-se num elevado número de opções para o papeleiro. Os motivos desta evolução prendem-se não apenas com questões económicas mas, também, técnicas, uma vez que não existe o pigmento perfeito, tudo é uma questão de compromisso. 0 mercado destes pigmentos minerais é muito diversificado, caulino, carbonatos de cálcio e dióxido de titânio, colocam-se numa posição de relevo, seguindo-se o talco, o gesso, e depois os restantes, alojados em nichos de mercado. Têm-se desenvolvido, em paralelo, nichos de mercado em termos de tipos de papel revestido, existe uma enorme variedade de papéis revestidos, desde mates até de elevado brilho com gramagens de revestimento muito diferentes, desde gramagens muito reduzidas até muito elevadas. Um dos tipos de papel revestido que constitui um nicho de mercado com elevado potencial é o que compreende os papéis designados por mate, isto é, que possuem valores de brilho de papel inferiores a 30%.

Geralmente, a deposição de uma calda de revestimento tem como finalidade a obtenção de papéis com elevado brilho, com uma superfície muito lisa, providenciando um nivel de acabamento muito elevado, adequado para elevados padrões de qualidade de impressão. Mas a indústria de papel tenta responder às necessidades do mercado através da produção de 3 papéis com aspectos muito especiais. É neste sentido que surgem os papéis mate. Eles apresentam niveis de rugosidade superiores aos dos papéis revestidos clássicos, o brilho de impressão não é tão elevado donde resultam papéis com reduzidos valores de brilho delta (brilho de contraste). 0 brilho de contraste, ou brilho delta, é a diferença entre o brilho de impressão e o brilho de papel e quanto maior for este valor, com mais nitidez se apresentarão as imagens impressas. Um papel revestido mate está claramente acima de um papel não revestido em termos de qualidade de impressão mas claramente abaixo de um papel revestido com elevado brilho. Daqui surge o desafio de se conseguir desenvolver uma calda de revestimento que dê origem a um papel mate mas com valores muito elevados de brilho de contraste, indispensável não só para compensar o baixo brilho de papel mas igualmente para se obter um padrão elevado ao nivel da qualidade de impressão.

Outro problema que surge na produção de papel revestido é o que está relacionado com a reologia da calda de revestimento. Esta deve ser fluida, com baixa viscosidade, para tal, esta propriedade é controlada através da utilização de complexos polímeros, designados por modificadores reológicos que encarecem o processo de revestimento. Para além dos pigmentos, as caídas de revestimento contêm aditivos químicos com o objectivo de melhorar as características reológicas da calda, tornando-a mais fluida (modificadores reológicos), e de ligar a camada de revestimento ao papel base (agentes ligantes e co-ligantes). A procura de soluções simples ao nível da composição da calda de revestimento é um aspecto muito importante e de grande impacte tecnológico e económico. A diminuição do 4 número de aditivos constitui um desafio tecnológico muito relevante, provavelmente para alguns tipos de papel será muito dificil reduzi-los enquanto para outros tal terá maior viabilidade.

Finalmente, uma terceira observação, a gramagem do revestimento. Existem no mercado variadíssimos papéis revestidos com os mais diversos níveis de gramagem mas os mais interessantes, tanto do ponto de vista tecnológico, como económico, são os que apresentam revestimentos de muito baixa gramagem, abaixo de 2 g/m2. Nesta situação, a quantidade de partículas minerais colocadas sobre o papel-base é diminuta de modo que a dispersão das partículas na calda e a sua distribuição na superfície do papel são questões críticas. Por outro lado, as partículas do pigmento devem possuir características muito especiais ao nível da sua distribuição dimensional bem como em termos de forma e nível de organização estrutural. Se a aplicação de poucas partículas tem um impacte económico evidente, o desafio tecnológico é muito maior uma vez que a aplicação tem de ser cuidada de modo a que as partículas consigam mascarar as irregularidades do papel-base o mais eficazmente possível, o que não é fácil. Se a reologia é um aspecto crítico não podemos olvidar a importância das características intrínsecas do pigmento. Existem no mercado pigmentos minerais com características particulares, como é o caso dos carbonatos de cálcio precipitados, em especial os que possuem hábito escalenoédrico. Existem também outros, mais caros, sintéticos, à base de polímeros como a ureia e os pigmentos plásticos, compactos ou ocos.

Todos eles possuem entre outras particularidades, um modo de funcionamento semelhante com um objectivo comum, o de dispersar a luz, evitando que a opacidade seja conseguida à 5 base da sua absorção. Deste modo, o grau de brancura é muito elevado, sempre acima de 90% e o mesmo acontece com a opacidade. As partículas dalguns destes pigmentos, como por exemplo os carbonatos de cálcio precipitado, quando observadas ao microscópio electrónico, mostram-se estruturadas em agregados porosos, altamente eficazes não apenas em termos ópticos, promovendo eficazmente a dispersão da luz, mas também em termos do controlo da penetração da tinta de impressão no papel melhorando a qualidade de impressão, nomeadamente a intensidade da cor. Em resumo, podemos identificar três aspectos significativos para a indústria de papéis revestidos que têm impactes económicos e tecnológicos positivos, no que diz respeito à produção de papéis mate. O primeiro é a utilização de caídas de revestimento de composição simples, com um número mínimo de componentes (economia); o segundo é a aplicação de uma calda de revestimento de muito baixa gramagem com capacidade para dissimular o melhor possível as irregularidades do papel-base com poupança ao nível do consumo dos componentes da calda de revestimento (economia e tecnologia); o terceiro é a aplicação de um pigmento mineral com características especiais que funcione bem nas condições de aplicação atrás identificadas (tecnologia) e que seja eficaz não apenas em termos reológicos como em termos de uma estrutura de revestimento muito particular que forme agregados de partículas que consiga ao mesmo tempo mascarar a topografia irregular do papel-base e dar origem a um papel revestido com a qualidade suficiente para a impressão a jacto de tinta mas na categoria dos papéis mate.

Assim a presente invenção permite utilizar um pigmento modificado numa formulação simples de modo a produzir-se um 6 papel revestido mate com características adequadas para impressão a jacto de tinta. 0 objecto da presente invenção é o desenvolvimento de um pigmento modificado à base de alumina trihidratada (ATH), com estrutura bohemitica, que é aplicado em revestimento de papel com uma gramagem muito baixa e em que a calda de revestimento apresenta uma composição muito simples. Assim, a novidade da presente invenção assenta na curva granulométrica modificada, na lamelaridade das partículas, que é diferente e na formulação da calda de revestimento. A ATH foi aplicada pela primeira vez no processo de fabrico de papel há mais de 70 anos mas a sua produção a nível mundial para este sector é relativamente diminuta, não devendo ultrapassar as 30000 ton/ano. Ao longo destas últimas décadas tem-se vindo a assistir a um interesse renovado na aplicação de ATH, como carga, tanto em papel como em cartão o que estimulou uma nova atenção na sua utilização no revestimento de papel. A ATH é, geralmente, aplicada como extensor do dióxido de titânio, a substituição deste pigmento por ATH apresenta vantagens económicas significativas mantendo o mesmo grau de brancura, a mesma opacidade, e atingindo melhorias ao nível da qualidade de impressão, da lisura e do brilho de papel. Com base na literatura, podemos identificar as grandes vantagens da ATH, como pigmento: grau de brancura, brilho do papel, brilho de impressão, qualidade de impressão e lisura. É compatível com tipos de papel revestido onde as características ópticas são importantes, onde o brilho de impressão é relevante e onde a qualidade de impressão é crítica, sobretudo ao nível do contraste das imagens impressas. 7

Na presente invenção, foi usada ATH na forma de bohemite com uma distribuição dimensional das partículas especialmente concebida para revestimento de papel. Por outro lado, na composição da calda de revestimento foi usado apenas amido como aditivo desempenhando ao mesmo tempo com funções de modificador reológico e de ligante. Na observação por microscopia electrónica de varrimento de secções de papéis revestidos bem como das respectivas superfícies, verifica-se que as partículas de ATH se encontram estruturadas em agregados porosos o que, à partida, poderia ser prejudicial ao revestimento devido à reduzida gramagem de revestimento. No entanto, esta limitação é compensada pela forma das partículas de bohemite, acentuadamente lamelares, que se orientam de preferência segundo o plano xy do papel. Por outro lado, a calandragem tem aqui um papel primordial, esta deve ser suficientemente equilibrada e suave de modo a não destruir os agregados de partículas, o que iria melhorar o lustro mas diminuir a eficácia óptica da camada de revestimento em termos de dispersão de luz. Como se pretende a obtenção de uma superfície mate, a calandragem deve ser aliviada, mantendo-se a eficácia óptica da camada de revestimento e, também, o controlo sobre a penetração de tinta de impressão com a finalidade de se conseguir um valor elevado de brilho de contraste.

Descrição 0 pigmento objecto da presente invenção é uma alumina trihidratada, com a sigla ATH, de fórmula química A1203.3H20 ou Al2 (OH) 6 ou AI (OH) 3, com uma estrutura bohemítica que resulta da reacção entre a bauxite e o hidróxido de sódio a uma temperatura de 200°C e uma pressão de 20 atm - processo Bayer. As suas partículas possuem uma forma acentuadamente lamelar, de aspecto hexagonal, são quimicamente estáveis, 8 insolúveis em água, não tóxicas e possuem um grau de brancura ISO muito elevado que varia entre 93% e 99% mas, habitualmente, entre 94% e 97%. A análise quimica tipica da bohemite, quantificada pela técnica de fluorescência de Raio X (FRX) é a seguinte: AI2O3 varia entre 60% e 70% mas, habitualmente, entre 53% e 66% enquanto a quantidade de água presente, medida através do ensaio de perda ao rubro, varia entre 30% e 40% mas, habitualmente, entre 34% e 37%. Foi detectada a presença de pequenas impurezas de ferro, de sódio e de silicio que são desprezáveis. A dimensão média das suas partículas varia entre 0,600 ym e 1,100 ym mas, habitualmente, entre 0,750 ym e 0,900 ym. A moda varia entre 0,500 ym e 0,950 ym mas, habitualmente, entre 0,650 ym e 0,800 ym e a mediana varia entre 0,500 ym e 1,800 ym mas, habitualmente, entre 0,700 ym e 1,400 ym. As medições granulométricas foram realizadas no equipamento SEDIGRAPH 5100 da Micromeritics. A superfície específica, avaliada através do método BET, varia entre 10 m2/g e 20 m2/g mas, habitualmente, entre 13 m2/g e 17 m2/g. A absorção de óleo, medida por métodos convencionais, varia entre 55 mL óleo/100 g e 70 mL óleo/100 g mas, habitualmente, entre 58 mL óleo/100 g e 65 mL óleo/100 g enquanto o índice de empacotamento varia entre 35% e 50% mas, habitualmente, entre 40% e 45%.

As partículas de alumina trihidratada (ATH) com estrutura bohemítica, objecto da presente invenção, foram observadas ao microscópio electrónico de varrimento. Elas mostram um 9 aspecto acentuadamente lamelar com uma forma hexagonal (figura 1) . A lamelaridade (factor forma) foi quantificada através do indice de delaminação (ID) que é definido como sendo a percentagem de partículas de dimensões abaixo de 1 μιη. 0 índice de delaminação da presente alumina trihidratada (THA) varia entre 14 e 23 mas, habitualmente, entre 16 e 20 .

Outras características importantes são o índice de refracção, que varia entre 1,52 e 1,62 mas, habitualmente, entre 1,56 e 1,60, a abrasividade Einlehner, a qual foi medida no abrasivímetro Einlehner AT-1000, que varia entre 1 mg e 4 mg mas, habitualmente, entre 1,3 mg e 3,5 mg.

Sobre um papel base cuja gramagem varia entre 60 g/m2 e 150 g/m2 mas, habitualmente, entre 80 g/m2 e 120 g/m2, é depositada a calda de revestimento de modo a obter-se uma gramagem de revestimento que varia entre 1,00 g/m2 e 1,80 g/m2 mas, habitualmente, entre 1,20 g/m2 e 1,40 g/m2. A calda de revestimento é constituída por partículas de alumina trihidratada com estrutura bohemítica, objecto da presente invenção, misturada previamente com amido numa percentagem de sólidos que varia entre 15% e 30% mas, habitualmente, entre 18% e 23%. A deposição da calda foi realizada numa máquina de revestir laboratorial Endupap - Universal Coating Machine desenvolvida pelo CTP (Centre Technique de 1'Industrie des Papiers, Cartons et Celluloses de Grenoble) . Este equipamento conta com uma mesa de revestimento onde é efectuada a deposição da calda e uma câmara de secagem constituída por duas secções: 10 1 a secção - zona de secagem por radiação infravermelha de onda curta emitida por uma barra com uma potência de 1000 W (temperatura fixa). 2a secção - zona de secagem por radiação infravermelha emitida por um painel de onda larga com uma potência de 2500 W (temperatura regulável).

Os revestimentos realizaram-se todos com a mesma lâmina de deposição e em condições idênticas no equipamento. Este sistema é dos mais utilizados existindo um grande número de equipamentos diferentes com sistemas de lâmina, por exemplo, o modelo - Bent Blade Coater - permite variar a gramagem do revestimento numa grande amplitude, movimentando a lâmina de modo a regular o ângulo que faz com a folha de papel, ou aplicando uma pressão mais ou menos elevada na própria lâmina. A calandragem é objecto de forte controlo para não se verificar a destruição dos agregados porosos. A pressão linear na calandra varia entre 50 N/mm e 90 N/mm mas, habitualmente, entre 60 N/mm e 80 N/mm.

Com esta formulação e gramagem de revestimento, obtêm-se assinaláveis vantagens não apenas operacionais como técnico-económicas e tecnológicas. A camada de revestimento formada é muito fina, a sua espessura varia entre 2 pm e 6 pm mas, habitualmente, entre 3 pm e 5 pm. Apesar desta pequena espessura, consegue-se mascarar as irregularidades do papel base e obter-se um papel com um nivel de rugosidade muito baixo. A técnica que avalia esta propriedade é designada por rugosidade Bendtsen. Os seus valores variam entre 13 mL/min e 35 mL/min mas, habitualmente, entre 15 mL/min e 30 mL/min. 11 0 grau de brancura ISO apresenta valores muito elevados, excelente para impressão, ele varia entre 88% e 96% mas, habitualmente, entre 90% e 94%. O coeficiente especifico de dispersão da luz varia entre 48 m2/kg e 60 m2/kg mas, habitualmente, entre 51 m2/kg e 56 m2/kg. Estes valores de dispersão da luz, não são muito elevados quando comparados com outros papéis revestidos que utilizam pigmentos minerais, como são os casos do dióxido de titânio, do carbonato de cálcio precipitado e mesmo do caulino, entre outros, mas não se deve esquecer a espessura da fina camada de revestimento aplicada na presente invenção. A opacidade permaneceu elevada, variando entre 85% e 100% mas, habitualmente, entre 90% e 98%. Os valores de opacidade obtidos na presente invenção são muito elevados e são conseguidos essencialmente em função da dispersão e não da absorção da luz, como se pode confirmar pelos valores elevados de grau de brancura. A finalidade da presente invenção é a obtenção de um papel com caracteristicas mate, com um valor de brilho de papel que varia entre 20% e 50% mas, habitualmente, entre 22% e 30%. O objectivo aqui tem a ver com o interesse na obtenção de um valor elevado de brilho de contraste com manifesta vantagem ao nivel da qualidade de impressão. A dificuldade aqui reside em conseguir-se o compromisso ao nivel da lisura, uma vez que esta afecta o brilho e a qualidade de impressão, nomeadamente a definição das imagens impressas. Com a presente invenção conseguiu-se obter um papel mate com lisura elevada. 0 brilho de impressão, segundo o método IGT, varia entre 100% e 150% mas, habitualmente, entre 110% e 140%, o que é muito elevado. Daqui resulta um valor de brilho de 12 contraste muito significativo, que varia entre 80% e 100% mas, habitualmente, entre 85% e 95%. Estes valores são muito relevantes, bem superiores ao que seria de esperar quando comparados com papéis comerciais que utilizam outros tipos de pigmentos. O indice de penetração de tinta, avaliado pelo método IGT, varia entre 6 e 11 mas, habitualmente, entre 8 e 10. Trata-se de um valor baixo que é devido à natureza da estrutura do revestimento. Quando as partículas de ATH são aplicadas em revestimento, as partículas formam pequenos agregados porosos (figura 2) que são muito eficazes ao mesmo tempo na absorção da tinta e no seu controlo em termos de penetração. Isto é, a lamelaridade, conjugada com a estrutura porosa em agregados mostra uma elevada eficácia na qualidade de impressão. Os valores apresentados atrás, referentes à absorção de óleo, muito elevados, conjugados com os valores também elevados de índice de empacotamento, mostram uma feliz combinação para a obtenção de elevados padrões de impressão.

As partículas de caulinite, apesar de serem também acentuadamente lamelares, quando dispostas numa camada de revestimento, não se agregam, não se apresentam estruturadas, pelo contrário mostram níveis muito elevados de empacotamento e de orientação no plano xy do papel resultando papéis muito brilhantes e com baixos valores de índice de mão. A qualidade de impressão foi avaliada através da impressão de uma máscara que permite avaliar a rugosidade jacto de tinta usando um método convencional. No caso da medição do efeito do espalhamento visível entre duas cores, preto e amarelo, (color to color bleed), a rugosidade varia entre 13 0,07 e 0,11 mas, habitualmente, entre 0,08 e 0,10. Quanto à avaliação do efeito do espalhamento visível num traço preto quando impresso sobre papel (preto/papel) (black and white feathering) , a rugosidade varia entre 0,06 e 0,10 mas, habitualmente, entre 0,07 e 0,09.

As densidades ópticas para diversas cores, utilizando para o efeito a máscara impressa para o método PIA, variam do seguinte modo. A cor preta varia entre 1,35 e 1,42, mas, habitualmente, entre 1,37 e 1,40. A cor magenta varia entre 1,40 e 1,46 mas, habitualmente, entre 1,42 e 1,45. A cor amarela varia entre 1,34 e 1,40 mas, habitualmente, entre 1,35 e 1,38. A formulação apresentada nesta patente tem evidentes aplicações industriais. Existem numerosas patentes internacionais que se debruçam sobre formulações dos mais diversos pigmentos (naturais e sintéticos) para revestimento de papel. A formulação diz respeito a um nicho de mercado, a produção de papéis mate. O objectivo é a obtenção de valores elevados de brilho de contraste melhorando a qualidade de impressão. Esta formulação é um avanço para a indústria e uma contribuição para a melhoria de qualidade de um produto como o papel revestido.

Os trabalhos até agora desenvolvidos têm demonstrado o potencial de aplicação da presente invenção na área tecnológica tão exigente como é o caso do papel. A novidade reside na aplicação de um pigmento mineral habitualmente pouco utilizado como pigmento para papel. A novidade reside na mistura com amido, em devidas proporções, numa calda de revestimento, com muito baixa 14 gramagem, obtendo-se um papel com características mate. A novidade reside no facto desta formulação muito simples e do modo de aplicação dar origem a um revestimento adequado para impressão a jacto de tinta, a preto e a cores. A novidade reside no facto de se estar a abrir um novo nicho de mercado com evidentes aplicações industriais para um pigmento não convencional nesta indústria. A invenção consistiu no desenvolvimento de um pigmento mineral, ATH, com características especiais, adequadas para revestimento de papel, bem como de uma calda de revestimento com um pigmento, ATH, adequado para revestimento de papel, que, quando misturado com amido, em certas proporções, produz um papel com características perfeitamente adaptadas à impressão jacto de tinta. 0 papel fica mate e a qualidade de impressão é muito boa. Daqui se obtém um elevado brilho de contraste com evidentes vantagens ao nível da qualidade de impressão. Com este pigmento, verifica-se um claro avanço ao nível do papel revestido, tecnologia e ciência.

Sumário da Invenção 0 objecto da presente invenção é uma formulação de pigmento modificado para uso em caídas de revestimento de papel, que compreende: um pigmento inorgânico modificado; e uma alumina trihidratada (ATH) com estrutura bohemítica, com partículas acentuadamente lamelares que possuem uma dimensão média de 1 ym.

Numa realização preferencial, as partículas do pigmento de alumina trihidratada possuem uma superfície específica (BET) situada entre 12 e 18 m2/g; são constituídas por partículas de bohemite com uma lamelaridade entre 16 e 20; 15 e a percentagem, em massa, da alumina trihidratada varia entre 5% e 20% em massa.

Outro objecto da presente invenção é uma calda de revestimento, que compreende uma suspensão aquosa da formulação de pigmento descrita anteriormente e um agente ligante, sendo este preferencialmente o amido numa quantidade entre 0,05% e 0,2% em massa relativamente à massa seca do pigmento.

Numa realização preferencial, o teor em sólido da calda varia entre 15% e 30% em massa do total de pigmento.

Outro objecto da presente invenção é o processo de obtenção de papel mate para impressão a jacto de tinta que compreende os seguintes passos: a) deposição da calda de revestimento sobre o papel base; b) secagem por radiação infravermelha; c) calandragem.

Numa realização preferencial a pressão linear na calandra varia entre 50 N/mm e 90 N/mm, preferencialmente entre 60 N/mm e 80 N/mm.

Numa outra realização preferencial a espessura da camada de revestimento varia entre 2 pm e 6 pm, preferencialmente entre 3 pm e 5 pm.

Numa outra realização preferencial a gramagem de revestimento varia entre 1,00 g/m2 e 1,80 g/m2, preferencialmente entre 1,20 g/m2 e 1,40 g/m2. 16 É ainda objecto da presente invenção o papel mate para impressão a jacto de tinta que é obtido pelo processo descrito anteriormente.

Exemplos

Para uma mais fácil compreensão da invenção descrevem-se de seguida exemplos de realizações preferenciais do invento, as quais, contudo, não pretendem, limitar o objecto da presente invenção.

Exemplo 1

Uma composição que expressa a invenção foi preparada usando uma alumina trihidratada (ATH) com estrutura bohemitica, misturada com amido diluido a 50% e com um teor em sólidos de 20%. A alumina trihidratada tem as seguintes propriedades: 1- Grau de brancura ISO: 95%; 2- Superfície específica: 15 metros quadrados por grama; 3- Factor de forma: 16; 4- Dimensão média das partículas: 0,850 micra; 5- Propriedades granulométricas (P é a percentagem em massa de partículas que possuem um diâmetro esférico equivalente inferior a X pm, onde X é, respectivamente, 1 pm, 0,5 pm e 0,2 pm): X (micra) P % 1 73 0,5 40 0,2 25 A composição da calda de revestimento baseia-se no pigmento misturado com amido. À suspensão do pigmento foi adicionado amido diluído a 50 %. A calda de revestimento foi aplicada 17 num papel base de origem portuguesa usando para tal uma máquina de revestir. A calda de revestimento foi aplicada de modo a obter-se um revestimento com uma gramagem de 1,31 g.m‘2 tendo para tal sido utilizada uma lâmina. A folha revestida foi calandrada a uma pressão 70 N/mm e a um nivel de temperatura de 40°C, tendo sido testada para a avaliação das propriedades físicas e ópticas usando os procedimentos padrão. 0 brilho de papel obtido foi de 39%, característica que situa este papel na classe nos papéis mate e o brilho de impressão foi de 131% o que dá um valor de brilho de contraste de 92%. O papel obtido possui uma lisura muito baixa, 27 mL/min de rugosidade Bendtsen e os valores de opacidade e de grau de brancura são muito elevados, 95% e 92%, respectivamente. O coeficiente de dispersão da luz é elevado, 53 m2/kg o que justifica os elevados valores das duas propriedades referidas atrás. O valor médio de índice de penetração de tinta é de 9,60.

Exemplo 2 A composição da calda de revestimento é semelhante ao exemplo anterior mas o amido foi utilizado "tal qual", sem ter sofrido qualquer processo de diluição. O teor em sólidos na mistura é de 20% em massa de pigmento. A folha revestida foi calandrada a uma pressão de 70 N/mm e a um nível de temperatura de 50°C, tendo sido testada para a avaliação das propriedades físicas e ópticas usando os procedimentos padrão. 0 brilho de papel obtido foi de 34%, e o brilho de impressão foi de 130% o que dá um valor de brilho de contraste de 96%. O papel obtido possui uma rugosidade 18 muito baixa, 16 mL/min de rugosidade Bendtsen e os valores de opacidade e de grau de brancura são muito elevados, 95% e 92%, respectivamente. 0 coeficiente de dispersão da luz é elevado, 55 m2/kg o que justifica os elevados valores das duas propriedades referidas atrás. 0 aumento da temperatura de calandragem de 50°C para 60°C, mantendo-se constante a pressão da calandra, melhorou a lisura do papel o que teve como consequência a diminuição da penetração de tinta, de que resultou um aumento do brilho de contraste. A temperatura da calandragem mostrou ser um outro factor a ter em conta e que parece influenciar o modo como as partículas se arranjam na estrutura de revestimento aquando a calandragem.

Exemplo 3 A composição da calda de revestimento é igual à do exemplo anterior. Os papéis obtidos foram sujeitos a ensaios de impressão. Quanto à propriedade de índice de penetração de tinta avaliada pelo método IGT, o valor médio é de 9,00 o que significa que a temperatura de calandragem também exerce uma influência na estrutura da camada de revestimento. Registou-se uma diminuição daquele índice de que resultou uma melhoria da qualidade de impressão. A densidade de impressão a jacto de tinta foi avaliada para várias cores. Quanto à cor preta, o resultado obtido foi de 1,40, enquanto para as cores ciano, magenta e amarela, os valores foram de 0,97, 1,44 e 1,37, respectivamente. A rugosidade inkjet foi avaliada para dois parâmetros, color to color bleed, que avalia o efeito do espalhamento visível entre duas cores distintas quando impressas uma sobre a outra, neste caso, as cores preto/amarelo e a propriedade black and white feathering, que avalia o efeito do 19 espalhamento visível num traço preto quando impresso sobre papel. Quanto à primeira propriedade o valor obtido foi de 0,09 enquanto para a sequnda, registou-se o valor de 0,08.

Descrição das Figuras

Para uma mais fácil compreensão da invenção juntam-se em anexo as figuras, as quais, representam realizações preferenciais do invento que, contudo, não pretendem, limitar o objecto da presente invenção.

Figura 1 - Observação do modo de empacotamento das partículas lamelares bohemíticas sobre o papel, com relevância para a formação de aglomerados porosos.

Figura 2 - Observação dos aglomerados porosos dando origem a uma camada de revestimento porosa.

As reivindicações seguintes representam adicionalmente realizações preferenciais da presente invenção.

Lisboa, 21 de Março de 2013 20

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Formulação de pigmento para uso em caídas de revestimento de papel, caracterizada por compreender: uma alumina trihidratada (ATH) com estrutura bohemitica, com partículas lamelares que possuem uma dimensão média de 1 ym.
2. Formulação de pigmento de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por as partículas do pigmento de alumina trihidratada possuírem uma superfície específica (BET) situada entre 10 e 20 m2/g.
3. Formulação de pigmento de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada por a alumina trihidratada ser constituída por partículas de bohemite com uma lamelaridade entre 14 e 20.
4. Formulação de pigmento de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada por a percentagem, em massa, da alumina trihidratada variar entre 5% e 20% em massa.
5. Calda de revestimento, caracterizada por compreender uma suspensão aquosa da formulação de pigmento descrita nas reivindicações anteriores e um agente ligante. ô.Calda de revestimento de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por o agente ligante ser amido.
7.Calda de revestimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 5-6 caracterizada por a quantidade de agente ligante variar entre 0,05% e 0,2% em massa relativamente à massa seca do pigmento. 1
8. Calda de revestimento de acordo com qualquer uma das reivindicações 5 a 7, caracterizada por o teor em sólido variar entre 15% e 30% em massa do total de pigmento.
9. Processo de obtenção de papel mate para impressão a jacto de tinta, caracterizado por compreender os seguintes passos: a) deposição da calda de revestimento, descrita nas reivindicações 5 a 8, sobre o papel base; b) secagem por radiação infravermelha; c) calandragem.
10. Processo de acordo com a reivindicação anterior caracterizado por a pressão linear na calandra variar entre 50 N/mm e 90 N/mm.
11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 9-10 caracterizado por a pressão linear na calandra variar entre 60 N/mm e 80 N/mm.
12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 9-11 caracterizado por a espessura da camada de revestimento variar entre 2 pm e 6 pm.
13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 9-12 caracterizado por a espessura da camada de revestimento variar entre 3 pm e 5 pm.
14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 9-13 caracterizado por a gramagem de revestimento variar entre 1,00 g/m2 e 1,80 g/m2. 2
15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 9-14 caracterizado por a gramagem de revestimento variar entre 1,20 g/m2 e 1,40 g/m2. inta nas
16. Papel mate para impressão a jacto de t caracterizado por ser obtido pelo processo descrito reivindicações 9-15. Lisboa, 21 de Março de 2013 3