PT2640893T

PT2640893T - Composições

Info

Publication number: PT2640893T
Application number: PT117910315T
Authority: PT
Inventors: Claude Husband John; Svending Per; Robert Skuse David
Original assignee: Fiberlean Tech Ltd
Priority date: 2010-11-15
Filing date: 2011-11-09
Publication date: 2017-10-02
Also published as: WO2012066308A3; JP2023087097A; EP3263765A1; GB201113559D0; HRP20171343T4; US20130280545A1; JP6938728B2; KR102140179B1; HRP20171343T1; US10253457B2; CA2817635C; HK1243746A1; KR102218541B1; JP6599081B2; KR102450373B1; JP6723304B2; BR112013011629A2; US11655594B2; EP2640893B2; CN103210144B

Description

DESCRIÇÃO "COMPOSIÇÕES"

Campo da Invenção

vmwwmmmmwmwmwwwmwmwmwwwmwvwmwwmM A presente invenção relaciona-se com composições, tal como papéis revestidos e carregados, compreendendo celulose microfibrilada e material particulado inorgânico.

Antecedentes da Invenção

Materiais particulados inorgânicos, por exemplo um carbonato de metal alcalino terroso (e.g. carbonato de cálcio) ou caulino, são amplamente utilizados em várias aplicações. Estas incluem a produção de composições contendo minerais que podem ser utilizadas no fabrico de papel, revestimento de papel, ou produção de compósitos poliméricos. Nos produtos de papel e polímeros tais enchimentos são tipicamente adicionados para substituir uma porção de outros componentes dos produtos de papel ou polímero mais caros. Podem também ser adicionados enchimentos com o intuito de modificar os requisitos físicos, mecânicos e/ou ópticos dos produtos de papel e polímero. Claramente, quanto maior a quantidade de enchimento que possa ser incluído, maior o potencial para poupança de custos.

Contudo, a quantidade de enchimento adicionado e a poupança de custos associada tem de ser equilibrada com os requisitos físicos, mecânicos e ópticos do produto de papel ou polímero final. Assim, há uma necessidade continua para o desenvolvimento de enchimentos para papel ou polímeros que possam ser utilizados para um elevado nível de carga sem afectar de forma adversa os requisitos físicos, mecânicos e/ou ópticos dos produtos de papel. Há também uma necessidade para o desenvolvimento de métodos para a preparação de tais enchimentos de um modo económico. A presente invenção procura fornecer enchimentos alternativos e/ou melhorados para produtos de papel ou polímeros que possam ser incorporados no produto de papel ou polímero a níveis de carga relativamente elevados ao mesmo tempo que são mantidas ou mesmo melhoradas as propriedades físicas, mecânicas e/ou ópticas do produto de papel ou polímero. A presente invenção procura também fornecer um método económico para preparar tais enchimentos. Assim, os presente inventores descobriram surpreendentemente que um enchimento compreendendo celulose microfibrilada e um material particulado inorgânico pode ser preparado por métodos económicos e pode ser carregado em produtos de papel ou polímeros a níveis relativamente elevados enquanto mantendo ou até melhorando as propriedades físicas, mecânicas e/ou ópticas do produto de papel ou polímero final.

Para além disso, a presente invenção procura abordar o problema de preparar celulose rnicrof ibrilada economicamente numa escala industrial. Os métodos actuais de microfibrilação de material celulósico requerem quantidades de energia relativamente elevadas devido em parte à viscosidade relativamente elevada do material de partida e do produto microfibrilado, e um processo comercialmente viável para preparar celulose microfibrilada a uma escala industrial tem até agora demonstrado ser inatingível.

No documento EP2236664A1 da técnica anterior é descrito o fabrico de celulose nano-fibrilada, que é reparada por quebra das fibras da celulose em fibrilas primárias.

Resumo da Invenção

De acordo com um primeiro aspecto, a presente invenção é direccionada a um artigo compreendendo um produto de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico e um ou mais revestimentos funcionais no produto de papel, em que a celulose microfibrilada tem uma inclinação de fibra de desde 20 a 50. O documento da técnica anterior anteriormente mencionado EP2236664A1 não inclui, nem mesmo está relacionado com, a preparação de uma celulose microf ibrilada, celulose raicrof ibrilada isolada tendo urna inclinação de fibra de desde 20 a 50.

De acordo com um segundo aspecto, a presente invenção é direccionada para um produto de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico, em que o produto de papel tem: (i) uma primeira resistência à tracção superior à segunda resistência à tracção do produto de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico; (ii) uma primeira resistência à. ruptura superior à segunda resistência à ruptura do produto de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico; e/ou iii) uma primeira resistência ao rebentamento superior à segunda resistência ao rebentamento do produto de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico; e/ou iv) um primeiro coeficiente de dispersão da luz pela folha superior ao segundo coeficiente de dispersão da luz pela folha do produto de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico; e/ou v) uma primeira porosidade inferior a uma segunda porosidade do produto de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico; e/ou vi) uma primeira resistência na direcçâo-z {ligação interna) superior à segunda resistência na direcção-z (ligação interna) do produto de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico, era que a celulose microf ibrilada tem uma inclinação de fibra de desde 20 a 50.

De acordo com um terceiro aspecto, a presente invenção é direccionaoa para um produto de papel revestido, em que o revestimento compreende uma composição co~ processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico, e em que o produto de papel revestido tem: i. um primeiro brilho superior ao segundo brilho do produto de papel revestido compreendendo uma composição de revestimento desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico; e/ou ii, uma primeira dureza superior à segunda dureza do produto de papel revestido compreendendo uma composição de revestimento desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico; e/ou iíi. uma primeira propriedade de barreira que é melhorada em comparação com a segunda propriedade de barreira do produto de papel revestido compreendendo uma composição de revestimento desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico, em que a celulose microfibrilada tem uma inclinação de fibra de desde 20 a 50.

De acordo com um quarto aspecto, a presente invenção é direccionada a uma composição polimérica compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico, em que a celulose microfibrilada tem uma inclinação de fibra de desde 20 a 50.

De acordo com um quinto aspecto, a presente invenção é direccionada a uma composição para o fabrico de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico, em que a composição para o fabrico de papel tem uma primeira necessidade de catiões inferior à segunda necessidade de catiões de uma composição para o fabrico de papel desprovida da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico, em que a celulose microfibrilada tem uma inclinação de fibra de desde 20 a 50.

De acordo com um sexto aspecto, a presente invenção é direccionada a uma composição para o fabrico de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico, em que a composição para o fabrico de papel é substancialmente desprovida de auxiliares de retenção, e em que a celulose microfibrilada tem uma inclinação de fibra de desde 20 a 50.

De acordo com um sétimo aspecto, a presente invenção é direccionada a um produto de papel compreendendo urna composição co-processada de celulose microfibrilada e material partículado inorgânico, em que o produto de papel tem um primeiro índice de formação inferior ao segundo índice de formação do produto de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material partículado inorgânico, e em que a celulose microfibrilada tem uma inclinação de fibra de desde 20 a 50.

Descrição Detalhada da Invenção

Como aqui utilizado, "composição co-processada de celulose microfibrilada e material partículado inorgânico” refere-se a composições produzidas pelos processos para microf ibrilação de substratos fibrosos compreendendo celulose na presença de um material partículado inorgânico como aqui descrito. A não ser no caso de indicação em contrário, "revestimento funcional" refere-se a um revestimento ou revestimentos aplicados à superfície de um produto de papel para modificar, melhorar, actualizar e/ou optimizar uma ou mais propriedades não-gráficas de tal produto de papel (i.e., propriedades principalmente não relacionadas com as propriedades gráficas do papel). Nas formas de realização, o revestimento funcional não é um que compreende uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material partículado inorgânico. Por exemplo, o revestimento funcional pode ser um polímero, ura metal, uma composição aquosa, uma camada de barreira líquida ou uma camada electróniea impressa.

Produtos de pape1

Em certas formas de realização, os produtos de papel compreendem uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico incorporado na pasta de papel (e.g., na base de papel como uma composição de enchimento) . Por exemplo, os produtos de papel podem compreender pelo menos cerca de 0,5%p, pelo menos cerca de 5%p, pelo menos cerca de 10%p, pelo menos crer ca de 15%p, pelo menos cerca de 20%p, pelo menos cerca de 25%p, pelo menos cerca de 30%p, ou pelo menos cerca de 35%p cie uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico, com base no peso total do produto cie papel. Geralmente, os produtos de papel vão compreender não mais que cerca de 50%p, por exemplo, não mais que cerca, cie 45%p, ou não mais que cerca de 40%p cie uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico. Numa forma de realização específica, o produto de papel compreende desde cerca cie 2 5% até cerca de 35%p cie uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico. 0 conteúdo de fibra da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico poderá ser pelo menos cerca de 2%p, pelo menos cerca de 3%p, pelo menos cerca cie 4%p, pelo menos cerca de 5%p, pelo menos cerca de 6%p, pelo menos cerca de 7%p, pelo menos cerca de 8%p, pelo menos cerca de 10%p, pelo menos cerca cie ll%p, pelo menos cerca de 12%p, pelo menos cerca de 13%p, pelo menos cerca de 14%p ou pelo menos cerca de 15. %p. Geralmente,, o conteúdo de fibra da composição co-processada de celulose microfíbrilada e material particulado inorgânico será inferior a cerca de 25%p, por exemplo, inferior a cerca de 20%p.

Após co-processamento para formar a composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico, poderá ser adicionado particulado inorgânico a d i c i o n a 1 (e . g., por c o rab i n a ção o u ra i s t u r a ç ã o) p a r a r e du z i r o conteúdo de fibra da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico.

Em formas de realização particulares, os produtos de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico têm uma porosidade inferior em comparação com os produtos de papel produzidos sem (i.e., desprovido de) composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico. Por exemplo, a porosidade dos produtos de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico podem ter uma porosidade cerca de 10% menos porosa, cerca de 20% menos porosa, cerca de 30% menos porosa, cerca de 40% menos porosa, ou cerca de 50% menos porosa que a porosidade dos produtos de papel desprovidos da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico. Tal redução em porosidade pode fornecer melhorias na resistência do revestimento para produtos de papel revestidos compreendendo uma celulose microfibrilada co-processada e material particulado inorgânico. Tal redução em porosidade poderá permitir uma redução na espessura do revestimento para produtos de papel revestidos compreendendo uma celulose microfibrilada co-processada e material particulado inorgânico sem comprometer as propriedades físicas e/ou mecânicas do produto de papel revestido.

Numa forma de realização, a porosidade é determinada utilizando um analisador de porosidade Bendtsen Model 5 de acordo com SCAN P21, SCΑΝ P60, BS 4420 e Tappi UM 535.

Em outras formas de realização, os produtos de papel que compreendem uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico têm uma resistência à tração cerca de 2% superior, cerca de 5% superior, cerca de 10% superior, cerca de 15% superior, cerca de 20% superior ou cerca de 25% superior a uma resistência à tração dos produtos de papel desprovidos de uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico (e.g., o produto de papel tem a mesma carga de enchimento).

Noutras formas de realização, os produtos de papel que compreendem uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico têm uma resistência à ruptura cerca de 2% superior, cerca de 5% superior, cerca de 10% superior, cerca de 15% superior, cerca de 20% superior ou cerca de 25% superior do que a resistência à ruptura dos produtos de papel desprovidos de uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico (e.g., o produto de papel tem a mesma carga de enchimento). Tal porosidade baixa, os produtos de papel fortes podem incluir papéis funcionais, juntas, papéis à prova de gorduras, painéis para placas de gesso, papéis retardadores de chama, papéis de parede, laminados ou outros produtos de papel funcionais.

Numa forma de realização, a resistência à tracção é determinada utilizando um analisador de tracção Testomietrics de acordo comi SC AN PI 6,

Era outras formas de realização, os produtos de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico têm uma resistência na direcção-z (ligação interna) cerca de 2% superior, cerca de 5% superior, cerca de 10% superior, cerca de 15% superior, cerca de 20 % superior, ou cerca de 25% superior à resistência na direcção-z (ligação interna) dos produtos de papel desprovidos de uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico (e.g., o produto de papel tem a mesma carga de enchimento).

Numa forma de realização, a resistência na direcção-z (ligação interna) é determinada utilizando um analisador de ligação Scott de acordo com TAPPI T569.

Em certas formas de realização, os produtos cie papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico podem ser revestidos. Formas de realização particulares dos produtos de papel revestidos compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico podem ter um brilho mais elevado em comparação com o produto de papel revestido desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico. Por exemplo, os produtos de papel revestidos compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico podem ter um brilho cerca de 5% superior, cerca de 10% superior, ou cerca de 20% superior que os produto de papel revestidos desprovidos da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico.

Numa forma de realização, o brilho é determinado de acordo com o método TAPPI T 480 om-05 (Brilho especular de papel e cartão para 75 graus).

Noutras formas de realização, os produtos de papel revestido compreendendo urna composição co-processada de celulose microfibrilada e material partículado inorgânico podem ter propriedade de impressão melhoradas tais como brilho de impressão, propriedade de quebra, densidade de impressão, velocidade de picking ou percentagem de perda de pontos.

Noutras formas de realização, os produtos de papel revestido compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material partículado inorgânico podem ter uma taxa de transferência de vapor de água inferior (MVTR, testada de acordo com uma versão modificada de TAPPI T448 utilizando sílica gel como o exsicante e uma humidade relativa de 50%) em comparação com o produto de papel revestido desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material partículado inorgânico. Por exemplo, os produtos de papel revestido compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material partículado inorgânico podem ter uma MVTR cerca de 2% inferior, cerca de 4% inferior, cerca de 6% inferior, cerca de 8% inferior, cerca de 10% inferior, cerca de 12% inferior, cerca de 15% inferior, ou cerca de 20% inferior que os produtos de papel revestido desprovidos da composição co-processada de celulose microfibrilada e material partículado inorgânico (e.g., o produto de papel revestido tem a mesma carga de enchimento).

Em certas formas cie realização, os produtos de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico podem servir como uma base para revestimentos funcionais tais como os revestimentos para embalagens de líquidos, revestimentos de barreira, e revestimentos para placas electrónícas impressas. Os produtos de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico oferecem uma superfície lisa na qual os revestimentos funcionais são aplicados. Por exemplo, os produtos de papel podem incluir um revestimento de barreira compreendendo um polímero, um metal, uma composição aquosa (e.g., uma camada de barreira à base de água), ou uma combinação destes. A composição aquosa pode compreender um ou mais dos materiais partículados inorgânicos descritos aqui. Por exemplo, a composição aquosa pode conter caulino, tal como caulino placóide ou caulino hiper-placóide. Por caulino 'placóide’ entende-se caulino um produto caulino tendo um factor de forma elevado. Um caulino placóide tem um factor de forma desde cerca de 2 0 até inferior a cerca de 60. Um caulino hiper-placóide tem um factor de forma desde cerca de 60 até 100 ou mesmo superior a 100. "Factor de forma", como aqui utilizado, é uma medida da razão do diâmetro de partícula em relação à espessura da partícula para uma população de partículas de tamanhos e formas variáveis como medidas utilizando métodos de condutividade eléctrica, aparelhos e equações descritas em Patente U.S. No. 5,576,617, Como a técnica para determinar o factor de forma é também descrita na patente '617, a condutividade eléctrica de uma composição de uma suspensão aquosa de partículas orientadas sob teste é medida conforme a composição flui através de um vaso. Medidas da condutividade eléctrica são recolhidas ao longo de uma direcção do vaso e ao longo de outra direcção do vaso transversal à primeira direcção. Utilizando a diferença entre as duas medidas de condutividade, o factor de forma cio material particulado em teste é determinado.

Em algumas formas de realização, os produtos de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico oferecem uma superfície de permeabilidade reduzida para a aplicação de revestimentos funcionais de tal modo que há pouca ou nenhuma penetração do revestimento funcional no produto de papel. Assim, revestimentos funcionais mais finos, em menor número e/ou não-poliméricos podem ser utilizados para atingir uma função desejada (e.g., função de barreira). Em certas formas de realização, os produtos de papel revestido compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico podem ter uma resistência ao óleo melhorada (como medida utilizando uma solução de Sudan Red IV à base de óleo em ftalato de dibutilo utilizando uma unidade de impressão IGT) em comparação com o produto de papel revestido desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico. Por exemplo, os produtos de papel revestido compreendendo uma composição co-processada de celulose microfíbrilada e material particulado inorgânico podem ter uma resistência ao óleo que é cerca de 2% superior, cerca de 4% superior, cerca de 6% superior, cerca de 8% superior, ou cerca de 10% superior que os produtos de papel revestido desprovidos da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico (e.g., o produto de papel revestido tem a mesma carga de enchimento).

Produção de Papel e Propriedades de Folha Melhoradas

Em algumas formas de realização, os produtos de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico permi tem processos melhorados para a produção de tais produtos de papel. Por exemplo, ao incluir uma celulose microfibrilada co-processada e composição de material particulado inorgânica no preparado para a produção do papel, o processamento final húmido da base de papel pode não requerer pré-tratamento (e.g., adição de polímeros catíónicos) . Além disso, em comparação com um preparado para a produção de papel que inclui celulose microfibrilada, um preparado para a produção de papel que inclui uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico tem uma necessidade de catiões inferior ou igual, retenção melhorada, e formação melhorada. Em algumas formas de realização em que a retenção é melhorada pela composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico utilizada no produto de papel, o uso de auxiliares de retenção pode ser reduzido ou eliminado e danos nos produtos de papel resultantes dos auxiliares de retenção pode ser evitados. A necessidade de catiões de uma amostra de preparado para a produção de papel é indicada pela quantidade de polímero catiónico altamente carregado necessária para neutralizar a sua superfície. Um teste de corrente constante pode ser utilizado para determinar a necessidade de catiões, com base na quantidade de titulante catiónico (e.g., poli-DADMAC) necessário para atingir um sinal zero. Outra forma de determinar o ponto final é por avaliação do potencial zeta após cada incremento de adição de titulante. Outra estratégia para determinar a necessidade de catiões é de misturar a amostra com um excesso conhecido de titulante catiónico, filtrar para remover os sólido e em seguida titular por retorno até um ponto final corado (titulação coloidal). Em formas de realização, a necessidade de catiões de um preparado para a produção de papel compreendendo a composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico é comparável ou inferior que a necessidade de catiões de um preparado para a produção de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico (e.g., o preparado para a produção de papel tem a mesma carga de enchimento).

Numa forma de realização, a necessidade de catiões (também conhecida por "carga aniónica") é medida utilizando um Titulador Mutek PCD 03 de acordo com o método descrito nos "Exemplos" abaixo.

Retenção é um termo geral para o processo de manutenção das partículas finas e das fibras finas dentro da rede de papel enquanto este está a ser formado. Retenção na primeira passagem oferece uma indicação prática da eficiência em que estes materiais finos são retidos na rede de papel enquanto este está a ser formado. Em certas formas de realização, a retenção na primeira passagem de um preparado para a produção de papel compreendendo a composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico é superior, por exemplo, pelo menos cerca de 2% superior, cerca de 5% superior, ou cerca de 10% superior que um preparado para a produção de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico (e.g., o preparado para a produção de papel tem a mesma carga de enchimento).

Numa forma de realização, a retenção na primeira passagem é determinada com base na determinação de sólidos na caixa de entrada (HD) e no tabuleiro de água branca (WW) e é calculada de acordo com a seguinte fórmula:

Retenção = [ (HBsóiidcs - WWsóiidos) /HBSó.iidos] x 100

Retenção de cinzas (como determinada por incineração) durante a formação de papei pode ser melhorada em produtos de papei formados a partir de um preparado para a produção de papel compreendendo a composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico em comparação com um preparado para a produção de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico (e.g., o preparado para a produção de papel tem a mesma carga de enchimento). Em formas de realização, enquanto a retenção durante a formação de papel formado a partir de um preparado para a produção de papel compreendendo a composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico é pelo menos cerca de 5%, pelo menos cerca de 10%, pelo menos cerca de 15%, pelo menos cerca de 20%, ou pelo menos cerca de 25% superior que um preparado para a produção de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico (e.g., o preparado para a produção de papel tem a mesma carga de enchimento).

Numa forma de realização, a retenção de cinzas é determinada seguindo os mesmos princípios que a retenção na primeira passagem, mas com base no peso do componente de cinza na caixa de entrada (HB) e no tabuleiro de água branca (WW) e é calculado de acordo com a seguinte fórmula:

Retenção 00 cj_nzas i (nii - / AW / ; /lib 1 - , ] x 1U0 A formação de papel é a resultante da distribuição não-uniforme de fibras, fragmentos de fibra, enchimentos minerais, e aditivos químicos na rede de formação do papel. A formação pode ser caracterizada pela variação de pequena escala do peso base no plano da folha de papel. Outra forma de descrever formação é a variabilidade do peso base do papel. A estrutura irregular do papel pode ser vista a olho nu a escalas de comprimento variando desde fracções de milímetros até alguns centímetros. Em certas formas de realização, o índice de formação (PTS) de um preparado para a produção de papel compreendendo a composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico é pelo menos cerca de 5% inferior, cerca de 10% inferior, cerca de 15% inferior, cerca de 20%, ou cerca de 25% inferior que um preparado para a produção de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico (e.g., o preparado para a produção de papel tem a mesma carga de enchimento).

Numa forma de realização, o índice de formação (PTS) é determinado utilizando o software DOMAS desenvolvido por PTS de acordo com o método de medição descrito na secção 10-1 do seu manual, "DOMAS 2.4 User Guide".

Em outras formas de realização, um produto de cartão compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material partículado inorgânico pode ter capacidade de dobragem e/ou de resistência à formação de rachas melhorada.

Produtos de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material partículado inorgânico podem também ter uma combinação de propriedades de folha melhoradas. Por exemplo, as folhas do produto cie papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material partículado inorgânico têm propriedades de resistência melhorada e formação melhorada. Sem estar relacionado com qualquer teoria específica, tal combinação é surpreendente porque acredita-se que a refinação ou fibrilação adicionais danificam de forma indesejada a formação do papel devido à estabilidade reduzida que leva a uma propensão para flocular, mas poderá aumentar a resistência da folha de papel.

Em outras formas de realização, as folhas do produto de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material partículado inorgânico têm resistência à tracção, resistência à ruptura e resistência de direcção-z (ligação interna) melhoradas. Isto é surpreendente pois normalmente na refinação de pasta, conforme a resistência à tracção aumenta, resistência à ruptura e./ou resistência direcção-z vai diminuir. Por exemplo, folhas de produtos de papel compreendendo urna composição co-processada de celulose microfíbrilada e material particulado inorgânico podem ter uma resistência à tracção que é peio menos cerca de 2% superior, pelo menos cerca de 3% superior, pelo menos cerca de 4% superior, pelo menos cerca de 5% superior, pelo menos cerca de 6% superior, pelo menos cerca de 7% superior, pelo menos cerca de 8% superior, pelo menos cerca de 9%, pelo menos cerca de 10% superior, pelo menos cerca de 12 % superior, pelo menos cerca de 15% superior, ou pelo menos cerca de 20% superior às folhas de produtos de papel desprovidos da composição co-processada de celulose microfíbrilada e material particulado inorgânico (e.g., o produto de folha de papel tem a mesma carga de enchimento). Em outras formas de realização, folhas de produtos de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfíbrilada e material particulado inorgânico podem ter uma resistência à ruptura que é pelo menos cerca de 5% superior, pelo menos cerca de 10% superior, pelo menos cerca de 15% superior, pelo menos cerca de 20% superior, ou pelo menos cerca de 25% superior às folhas de produtos de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfíbrilada e material particulado inorgânico (e.g., o produto de folha de papel tem a mesma carga de enchimento). Em outras formas de realização folhas de produtos de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfíbrilada e material particulado inorgânico têm uma combinação de resistência à tracção melhorada e resistência à ruptura melhorada. Por exemplo, folhas de produtos de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfíbrilada e material particulado inorgânico podem ter uma resistência à tracção que é desde cerca de 2% até cerca de 10% superior às folhas de produtos de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfíbrilada e material particulado inorgânico, e a resistência à ruptura desde cerca de 5% até cerca de 25% superior às folhas de produtos de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfíbrilada e material particulado inorgânico.

Numa forma de realização, a resistência à ruptura é determinada de acordo com o método TAPPT TT414 ora-04 (resistência à ruptura interna do papel (método tipo-Elmendorf) .

Em outras formas de realização, as folhas de produtos de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfíbrilada e material particulado inorgânico tem resistência à tracção melhorada e propriedades de dispersão (i.e., óptico) melhoradas, e.g., dispersão da luz pela folha e absorção da luz pela folha. Mais uma vez, isto é surpreendente visto que normalmente, conforme a resistência à tracção aumenta, a dispersão da luz pela folha diminui. Em certas formas de realização as folhas de produtos de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfíbrilada e material particulado inorgânico que pode ter um coeficiente de dispersão da luz pela folha (em m2kg-1, medido utilizando filtros 8 e 10) que é pelo menos cerca de 2% superior, pelo menos cerca de 3% superior, pelo menos cerca de 4% superior, pelo menos cerca de 5% superior, pelo menos cerca de 6% superior, pelo menos cerca de 7% superior, pelo menos cerca de 8% superior, pelo menos cerca de 9% superior, ou pelo menos cerca de 10% superior às folhas de produtos de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico (e.g., o produto de folha de papel tem a mesma carga de enchimento). Em outras formas de realização as folhas de produtos de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico têm uma combinação de resistência à tracção melhorada e/ou resistência à ruptura melhorada, e dispersão da luz melhorada. Por exemplo, folhas de produtos de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico podem ter uma resistência à tracção que é desde cerca de 2% até cerca de 10% superior às folhas de produtos de papel desprovidos da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico, e/ou uma resistência à ruptura desde cerca de 5% até cerca de 25% superior às folhas de produtos de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico, e um coeficiente de dispersão da luz pela folha (em m2kg":i, medido utilizando filtros 8 e 10) que é desde cerca de 2% até cerca de 10% superior, por exemplo, desde cerca cie 2% até cerca de 5% superior às folhas de produtos cie papel desprovidos da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico (e.g., o produto de folha de papel tem a mesma carga de enchimento).

Numa forma de realização, coeficientes de dispersão e de absorção da luz pela folha são medidos utilizando dados de reflectância de um instrumento Elrephot: R inf = reflectância de um conjunto de 10 folhas, R0 = reflectância de 1 folha por cima de uma taça preta, e estes valores e a substância da folha (girr2) são introduzidos nas equações Kubelka-Munk descritas em "Paper Optics" por Nils Pauler, (pub.lic.ado por Lorentzen e Wettre, ISBN 91-971-765-6-7), p. 29-36. A resistência ao rebentamento é amplamente utilizada como uma medida da resistência à ruptura em muitos tipos de papel. Em certas formas cie realização, as folhas de produtos de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico podem ter uma resistência ao rebentamento que é pelo menos cerca de 5% superior, pelo menos cerca de 10% superior, pelo menos cerca de 15% superior, pelo menos cerca de 20% superior, ou pelo menos cerca de 25% superior à folhas de produtos de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico (e.g., o produto de folha de papel tem a mesma carga de enchimento).

Numa forma de realização, a Resistência ao Rebentamento é determinada utilizando um analisador de rebentamento Messemer Buchnel de acordo com SC AN P 24.

Em certas formas de realização, tais propriedades de folha de produto papel melhoradas podem ser alcançadas em folhas de produtos de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico incluindo celulose microfibrilada tendo um dso variando desde cerca de 25 pm até cerca de 250 pm, mais preferencialmente desde cerca de 30 pm até cerca de 150 pm, ainda mais preferencialmente desde cerca de 50 pm até cerca de 140 pm, ainda mais preferencialmente desde cerca de 70 pm até cerca de 130 pm, e mais preferido desde cerca de 50 pm até cerca de 120 pm. Em formas de realização particulares, a celulose microfibrilada da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico tem uma inclinação elevada (como definida em baixo) direccionada para um dso desejado. Numa forma de realização, uma distribuição com inclinação acentuada do tamanho de partícula da celulose microfibrilada pode ser produzida pela microfibrilação do substrato fibroso compreendendo celulose na presença do material particulado inorgânico num processo em lote em que a composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico resultante tendo uma inclinação de celulose microfibrilada desej ada poderá ser retirada do aparelho de microfibrilação cora água ou qualquer outro líquido.

Em certas formas de realização, a celulose microfibrilada da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico tem uma distribuição do tamanho de partícula monornodal. Era outras formas de realização, a celulose microfibrilada da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico tem uma distribuição do tamanho de partícula multimodal produzida por, por exemplo, microfibrilação inferior ou parcial do substrato fibroso compreendendo celulose na presença do material particulado inorgânico.

Revestimentos

Em certas formas de realização, os revestimentos podem compreender uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico. Os revestimentos compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico podem também ser utilizados como papéis funcionais tal como aqueles utilizados para aplicações para embalagens de líquidos, revestimentos de barreira, ou placas electrónicas impressas. Por exemplo, o revestimento funcional pode ser uma camada de barreira, e.g., uma camada de barreira líquida, ou o revestimento funcional pode ser uma camada electrónica impressa. 0 revestimento compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico pode ser aplicado a um produto de papel para produzir um produto de papel ou revestimento de papel tendo propriedades de resistência superiores (e.g., resistência à tracção, resistência à ruptura e dureza), brilho superior, e/ou propriedades de impressão melhoradas (e.g., brilho de impressão, propriedades de quebra, densidade de impressão, ou percentagem de perda de pontos). Por exemplo, os produtos de papel revestido com um revestimento compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico podem ter uma resistência à tracção cerca de 5% superior, cerca de 10% superior, ou cerca de 20% superior à resistência à tracção dos produtos de papel revestido com um revestimento desprovido de uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico. Em certas formas de realização, o produto de papel revestido com um revestimento compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico podem ter uma resistência à ruptura cerca de 5% superior, cerca de 10% superior, ou cerca de 20% superior à resistência à ruptura do produto de papel revestido com um revestimento desprovido de uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico. Em certas formas de realização, o produto de papel revestido com um revestimento compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico podem ter a dureza cerca de 5% superior, cerca de 10% superior, ou cerca de 20% superior à dureza do produto de papel revestido com um revestimento desprovido de uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico. Em algumas formas de realização, o produto de papel revestido com um revestimento compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico pode ter um brilho cerca de 5% superior, cerca de 10% superior, ou cerca de 20% superior ao brilho do produto de papel revestido com um revestimento desprovido de uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico. Em algumas formas de realização, o produto de papel revestido com um revestimento compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico pode ter uma propriedade de barreira que é melhorada em comparação com a propriedade de barreira do produto de papel revestido com um revestimento desprovido de uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico. A propriedade de barreira pode ser seleccionada pela taxa à qual um ou mais de oxigénio, humidade, gordura e aromas passam (i.e., são transferidos) através do produto de papel revestido. 0 revestimento compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico pode assim desacelerar ou melhorar (i .e., diminuir) a taxa à qual um ou ruais de oxigénio, humidade, gordura e aromas passam através do produto de papei revestido.

Em formas de realização, a resistência à tracção, a resistência à ruptura e o brilho são determinados de acordo com os métodos descritos acima.

Em formas de realização, a dureza (i.e., módulo elástico) é determinada de acordo com o método de medição de dureza descrito em J. C. Husband, L.F.Gate, N.Norouzi, e D.Blair, "The Influence of kaolin shape factor on the Stiffness of Coated Papers", TAPPI Journal, Junho de 2009, p. 12”17 (ve r e spe c i a1me n t e na secção i n t i tu1ad a "Experimental Methods") ; e J. C. Husband, J.S.Preston, L.F.Gate, A.Storer, e P.Creaton, "The Influence of Pigment Particle Shape on the In-Plane tensile Strength Propriedades of Kaolin-based Coating Layers", TAPPI Journal, Dezembro 2006, p.3-8 (ver especialmente a secção intitulada "Experimental Methods").

Numa forma de realização, o material particulado inorgânico é caulino. De forma vantajosa, o caulino é um caulino placóide ou um caulino híper-placóide.

Composições Dispersiveis

Em certas formas de realização,, a composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico pode estar na forma de uma composição redispersável seca ou substancialmente seca, como produzida pelos processos descritos aqui ou por qualquer outro processo de secagem conhecido na técnica (e.g., liofilização). A composição seca co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico pode ser facilmente dispersa num meio aquoso ou não-aquoso (e.g., polímeros).

Assim, de acordo com o terceiro aspecto da presente invenção, é oferecida uma composição polimérica compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico descrita aqui . A composição polimérica pode compreender pelo menos cerca de 0,5%p, pelo menos cerca de 5%p, pelo menos cerca de 10%p, pelo menos cerca de 15%p, pelo menos cerca de 20%p, pelo menos cerca de 25%p, pelo menos cerca de 30%p, ou pelo menos cerca de 35%p de uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico, com base no peso total da composição polimérica. Geralmente, o polímero vai compreender não mais que cerca de 50%p, por exemplo, não mais que cerca de 45%p, ou não mais que cerca de 40%p de uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico. Numa forma cie realização específica, a composição polimérica compreende desde cerca de 25% até cerca de 35%p de uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico. 0 conteúdo de fibra da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico pode ser pelo menos cerca de 2%p, pelo menos cerca de 3%p, pelo menos cerca de 4%p, pelo menos cerca de 5%p, pelo menos cerca de 6%p, pelo menos cerca de 7%p, pelo menos cerca de 8%p, pelo menos cerca de 10%p, pelo menos cerca de ll%p, pelo menos cerca de 12%p, pelo menos cerca de 13%p, pelo menos cerca de 14%p ou pelo menos cerca de 15.%p. Geralmente, o conteúdo de fibra da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico será menor do que cerca de 25%p, por exemplo, menor do que cerca de 2 0%p, 0 polímero pode compreender qualquer polímero sintético ou natural ou uma mistura destes. 0 polímero pode, por exemplo, ser termoplástico ou termoendurecido. 0 termo "polímero" aqui utilizado inclui homopolímeros e/ou copolimeros, assim como polímeros reticulados e/ou emaranhados.

Polímeros, incluindo homopolímeros e/ou copolimeros, compreendidos na composição polimérica da presente invenção podem ser preparados a partir de um ou mais dos seguintes monómeros: ácido acrílico, ácido metacrílico, metacrilato de metilo, e acrilatos de alquilo tendo 1-18 átomos de carbono no grupo alquilo, estireno, estirenos substituídos, divinilo benzeno, ftalato de dialilo, butadieno, acetato VIL11IL -L- Ό ξ d rilonitrilo, metacrilonitrilo, anidrido maleico, ésteres do ácido maleico ou ácido fumárico, ácido ou anidrido tetrahídroftálico, ácido ou anidrido itacónico, e ésteres do ácido itacóníco, um dímero, trímero, ou tetrâmero com ou sem reticulação, ácido crotónico, neopentilo glicol, propileno glicol, butanodióis, etileno glicol, dietileno glicol, dipropileno glicol, glicerol, ciclohexanodimetanol, 1,6 hexanodiol, t r i me t i o 1 p r o p a η o, p e n t a e r i t, r i t o 1, a n i d r i d o f t á 1 i c o, á c i d o isoftálico, ácido terftálico, anidrido hexahidroftálico, ácido adípico ou ácidos sucínicos, ácido azeláico e dímeros de ácidos gordos, diisocianato de tolueno e díisocianato de dífenílo metano. Copolímeros compreendendo metacrilato de metilo e monómeros de estireno são preferidos. 0 polímero pode ser seleccionado de um ou mais de polimetilmetacrilato de (PMMA) , poliacetal, policarbonato de, poliacrilonitrilo, polibutadieno, poliestireno, poliacrilato, polipropileno, polímeros epoxi, poliésteres insaturados, poliuretanos, policiclopentadienos e copolímeros destes. Polímeros adequados também incluem borrachas líquidas, tal como silicones. A preparação das composições de polímeros da presente invenção pode ser levada a cabo através de qualquer método cie mistura conhecido na técnica, corno será facilmente entendido por qualquer pessoa com capacidades comuns na técnica.

Tais métodos incluem mistura dos componentes individuais ou precursores destes e subsequente processamento de uma forma convencional. Certos ingredientes podem, se desejado, ser pré-misturados antes da adição à mistura composta.

No caso de composições de polímeros termoplásticos, tal processamento pode compreender mistura por fusão, tanto directamente numa extrusora para produzir um artigo da composição, ou por pré-mistura num aparelho de mistura separado. Misturas secas dos componentes individuais podem alternatívamente ser directamente moldados por i n j e cção s em pré-mis tu ra por fu são. A composição polimérica pode ser preparada por mistura íntima destes componentes em conjunto. A dita composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico poderá então ser misturada de forma apropriada com o polímero e quaisquer componentes adicionais desejados, antes do processamento como descrito em cima.

Para a preparação de composições de polímeros reticulados ou curados, a mistura de componentes não-curados ou os seus percursores e, se desejado, a composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico e quaisquer(es) componente(s) diferente de perlite desejado (s), serão postos em contactado sob condições de calor, pressão e/ou luz adequadas, com uma quantidade eficaz de qualquer agente de reticulação ou sistema de cura adequado, de acordo com a natureza e a quantidade de polímero utilizada, de forma a reticular e/ou curar o polímero.

Para a preparação de composições de polímeros em que a composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico e quaisquer(es) componente(s) desejado(s) estão presentes in situ na altura de polimerização, a mistura de monómero(s) e quaisquer outros percursores de polímero desejados, composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico e quaisquer(es) outro (s) componente(s) desejado(s), serão postos em contacto sob condições de calor, pressão e/ou luz adequadas, de acordo com a natureza e a quantidade de monómero(s) utilizada, de forma a polímerízar o monómero(s) com a perlite e quaisquer(es) outro (s) componente(s) in situ. 0 substrato fibroso compreendendo celulose 0 substrato fibroso compreendendo celulose pode ser derivado de qualquer fonte adequada, tal como madeira, gramíneas (e.g., cana de açúcar, bambu) ou desperdícios de tecido (e.g., desperdício têxtil, algodão, cânhamo ou linho), 0 substrato fibroso compreendendo celulose pode estar na forma de 'pasta (i.e„, uma suspensão de fibras de celulose era água) , que pode ser preparada por qualquer tratamento químico ou mecânico adequado, ou combinação destes. Por exemplo, a pasta poderá ser pasta química, ou uma pasta químio-termomecânica, ou uma pasta mecânica, ou uma pasta reciclada, ou aparas da indústria de papel, ou fluxo de resíduos da indústria de papel, ou desperdício de uma indústria de papel, ou uma combinação destes. A pasta de celulose pode ser batida (por exemplo num batedor Valley) e/ou de outra forma refinada (por exemplo, processamento num refinador de prato ou cónico) até qualquer pré-determinada freeness, indicada na técnica como freeness padrão do Canadá (CSF) em crn3. CSF significa um valor para a taxa de freeness ou de drenagem da pasta medida pela taxa à qual uma suspensão de pasta pode ser drenada. Por exemplo, a pasta de celulose pode ter uma freeness padrão do Canadá de cerca de 10 cm3 ou superior antes de ser microfibrilada. A pasta de celulose pode ter um CSF de cerca de 700 cm3 ou inferior, por exemplo, igual a ou inferior a cerca de 650 cm3, ou igual a ou inferior a cerca de 600 cm3, ou igual a ou inferior a cerca de 550 cm3, ou igual a ou inferior a cerca de 500 cm3, ou igual a ou inferior a cerca de 450 cm3, ou igual a ou inferior a cerca de 400 cm3, ou igual a ou inferior a cerca de 350 cm3, ou igual a ou inferior a cerca de 300 cm3, ou igual a ou inferior a cerca de 250 cm3, ou igual a ou inferior a cerca de 200 cm3, ou igual a ou inferior a cerca de 150 cm3, ou igual a ou inferior a cerca de 100 cm3, ou igual a ou inferior a cerca de 50 cm3. A pasta de celulose pode então ser desidratada por métodos bem conhecidos na técnica, por exemplo, a pasta pode ser filtrada através de uma rastreador de forma a obter uma folha húmida compreendendo pelo menos cerca de 10% de sólidos, por exemplo pelo menos cerca de 15% de sólidos, ou pelo menos cerca de 20% de sólidos, ou pelo menos cerca de 30% de sólidos, ou pelo menos cerca de 40% de sólidos. A pasta pode ser utilizada num estado não-refinado, querendo dizer sem ser batida ou sem ser desidratada, ou refinada de outra forma. O substrato fibroso compreendendo celulose pode ser adicionado a um vaso de moagem ou homogeneizador num estado seco. Por exemplo, fibras de papel seco podem ser adicionadas directamente ao vaso de moagem. O ambiente aquoso no vaso de moagem irá então facilitar a formação de uma pasta. O material particulado inorgânico O material particulado inorgânico pode, por exemplo, ser um carbonato ou sulfato de metal alcalino terroso, tal como carbonato de cálcio, carbonato de magnésio, dolomite, gesso, uma argila do grupo candite hidratada tal como caulino, haloisita ou argila granulada, uma argila anidra (calcinada) do grupo candite tal como metacaulino ou caulino totalmente calcinado, talco, mica, huntite, hidromagnesita, vidro esmerilado, perlite ou terra de diatomáceas, ou hidróxido de magnésio, ou trihidrato de alumínio, ou combinações destes.

Um material particulado inorgânico preferido para utilização no método de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção é carbonato de cálcio. A partir daqui, a invenção poderá tender a ser discutida em termos de carbonato de cálcio, e em relação a aspectos em que o carbonato de cálcio é processado e/ou tratado. A invenção não deverá ser entendida como estando limitada a tais formas de realização. 0 particulado de carbonato cie cálcio utilizado na presente invenção pode ser obtido de uma fonte natural através de moagem, 0 carbonato de cálcio moído (GCC) é tipicamente obtido pelo esmagamento e em seguida moagem de uma fonte mineral como giz, mármore ou calcário, que pode ser seguido por um passo de classificação do tamanho de partícula, de forma a obter um produto tendo o grau de moagem desejado. Outras técnicas tal como branqueamento, flotação e separação magnética podem também ser utilizadas para obter um produto tendo o desejado grau de moagem e/ou cor. 0 material sólido particulado pode ser moído autogenamente, i.e. por atrito entre as próprias partículas do material sólido ou, alternativamente, na presença de um meio particulado de moagem compreendendo partículas de um material diferente do carbonato de cálcio a ser moído. Estes processos podem ser levados a cabo com ou sem a presença de ura dispersante e biocidas, que podem ser adicionados a qualquer altura do processo. 0 carbonato de cálcio precipitado (PCC) pode ser utilizado como a fonte de carbonato de cálcio particulado na presente invenção, e pode ser produzido por qualquer um dos métodos conhecidos disponíveis na técnica. 0 TAPPI Monograph Series No 30, "Paper Coating Pigments", páginas 34-35 descreve os três principais processos comerciais para a preparação de precipitados de carbonato de cálcio que são adequados para utilização na preparação de produtos para utilização na indústria de papel, mas que podem também ser utilizados na prática da presente invenção. Em todos os três processos, um material de alimentação de carbonato de cálcio, tal como calcário, é primeiro calcinado para produzir cal viva, e a cal viva é então ensopada em água para originar hidróxido de cálcio ou leite de cal. No primeiro processo, o leite de cal é directamente carbonado com gás de dióxido de carbono. Este processo tem a vantagem de que nenhum produto secundário ser formado, e que é relativamente fácil de controlar as propriedades e pureza do produto de carbonato de cálcio. No segundo processo o leite de cal é posto em contacto com carbonato de sódio para produzir, por dupla decomposição, um precipitado de carbonato de cálcio e uma solução de hidróxido de sódio. O hidróxido de sódio pode ser substancialmente completamente separado do carbonato de cálcio se este processo for usado comercialmente. No terceiro principal processo comercial o leite de cal é primeiro posto era contacto cora cloreto de amónio para dar uma solução de cloreto de cálcio e gás de amónia. A solução de cloreto de cálcio é então posta em contacto com carbonato de sódio para produzir por dupla decomposição carbonato de cálcio precipitado e uma solução de cloreto de sódio. Os cristais podem ser produzidos numa variedade de diferentes formas e tamanhos, dependendo do processo de reacção especifico que é utilizado. As três principais formas de cristais de PCC são aragonite, escalenoédrica e romboédrica (e.g., calcite), os quais são todos adequados para a utilização na presente invenção, incluindo misturas destes. A moagem húmida de carbonato de cálcio envolve a formação de uma suspensão aquosa do carbonato de cálcio que pode então ser moída, opcionalmente na presença de um agente de dispersão adequado. Pode ser feita referência a, por exemplo, EP-A-614948 para mais informação em relação à moagem a húmido de carbonato de cálcio.

Era algumas circunstâncias, pequenas adições de outros minerais podem ser incluídas, por exemplo, um ou mais de caulino, caulino calcinado, wollastonita, bauxita, talco ou mica, podem também estar presentes.

Quando o material particulado inorgânico da presente invenção é obtido de fontes de ocorrência natural, é possível que algumas impurezas minerais vão contaminar o material moído. Por exemplo, carbonato de cálcio de ocorrência natural pode estar presente em associação com outros minerais. Assim, em algumas formas de realização, o material particulado inorgânico inclui uma quantidade de impurezas. Em geral, contudo, o material particulado inorgânico utilizado na invenção irá conter menos que cerca de 5% em peso, preferencialmente menos que cerca de 1 % em peso, de outras impurezas minerais. 0 material particulado inorgânico utilizado durante o passo de microfibrilação do método da presente invenção vai preferencialmente ter uma distribuição de tamanho de partícula em que pelo menos cerca de 10% em peso das partículas têm um d.e.e inferior a 2um, por exemplo, pelo menos cerca de 20% em peso, ou pelo menos cerca de 30% em peso, ou pelo menos cerca de 40% em peso, ou pelo menos cerca de 50% em peso, ou pelo menos cerca de 60% em peso, ou pelo menos cerca de 70% em peso, ou pelo menos cerca de 80% em peso, ou pelo menos cerca de 90% em peso, ou pelo menos cerca de 95% em peso, ou cerca de 100% das partículas têm um d. e . e i n f e r i o r a 2 μια, A não ser no caso de indicação em contrário, propriedades de tamanho de partícula referidas daqui em diante para os materiais particulados inorgânicos são como medidas de um modo bem conhecido através da sedimentação do material particulado numa condição de total dispersão num meio aquoso utilizando uma máquina Sedigraph 5100 como fornecida por Micromeritics Instruments Corporation,

Norcross, Georgia, USA (telefone: +1 770 662 3620; endereço: www.micromeritics.com), referido daqui em diante como uma "unidade Micromeritics Sedigraph 5100". Tal máquina fornece medições e um gráfico da percentagem cumulativa por peso de partículas tendo uma dimensão, referida na técnica como o "diâmetro esférico equivalente" (d.e.e), inferior que os valores d.e.e dados. 0 tamanho de partícula médio dso é o valor determinado de modo que o d.e.e da partícula ao qual há 50% em peso das partículas que têm um diâmetro esférico equivalente inferior a esse valor de dso.

Alternativamente, quando indicado, as propriedades de tamanho de partícula referidas daqui em diante para os materiais particulados inorgânicos são como medidos por um método convencional bem conhecido utilizado na técnica de dispersão de luz laser, utilizando uma máquina Mastersizer S como fornecida por Malvern Instruments Ltd (ou por outros métodos que fornecem essencialmente o mesmo resultado). Na técnica de dispersão de luz laser, o tamanho das partículas em pós, suspensões e emulsões pode ser medido utilizando a dífracção de um raio laser, baseado na aplicação da teoria de Mie. Tal máquina fornece medições e um gráfico da percentagem cumulativa em volume de partículas tendo uma dimensão, referida na técnica como o "diâmetro esférico equivalente" (d.e.e), inferior aos valores de d.e.e dados. 0 tamanho de partícula médio dso é o valor determinado de modo que o d.e.e da partícula ao qual há 50% das partículas era volume que têm um diâmetro esférico equivalente inferior a esse valor dso.

Noutra forma de realização, o material particulado inorgânico utilizado durante o passo de microfibrilação do método da presente invenção vai preferencialmente ter uma distribuição de tamanho de partícula, como medido utilizando uma máquina Malvern Mastersizer S, em que pelo menos cerca de 10% em volume das partículas têm um d.e.e inferior a 2pm, por exemplo, pelo menos cerca de 20% em volume, ou pelo menos cerca de 30% em volume, ou pelo menos cerca de 40% em volume, ou pelo menos cerca de 50% em volume, ou pelo menos cerca de 60% em volume, ou pelo menos cerca de 70% em volume, ou pelo menos cerca de 80% em volume, ou pelo menos cerca de 90% em volume, ou pelo menos cerca de 95% em volume, ou cerca de 100% das partículas em volume têm um d.e.e inferior a 2pm. A não ser no caso de indicação em contrário, as propriedades do tamanho de partícula dos materiais de celulose microfibrilada são como medidos pelo bem conhecido método convencional empregado na técnica de dispersão de luz laser, utilizando uma máquina Malvern Mastersizer S como fornecida por Malvern Instruments Ltd (ou por outros métodos que fornecem essencialmente o mesmo resultado).

Detalhes do procedimento utilizado para caracterizar as distribuições do tamanho de partícula das misturas do material particulado inorgânico e celulose microfibrilada utilizando uma máquina Malvern Mastersizer S são fornecidos em baixo.

Outro material particulado inorgânico preferido para utilização no método de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção é argila de caulino. Daqui em diante, esta secção da especificação poderá tender a ser discutida em termos de caulino, e em relação a aspectos onde o caulino é processado e/ou tratado. A invenção não deve ser entendida como sendo limitada a tais formas de realização. Assim, em algumas formas de realização, o caulino é utilizado numa forma não processada. A argila de caulino utilizada nesta invenção pode ser um material processado derivado de uma fonte natural, nomeadamente mineral de argila de caulino natural bruto. A argila de caulino processada pode tipicamente conter pelo menos cerca de 50% em peso de caulinite. Por exemplo, a maioria das argilas de caulino processadas comercialmente contêm mais que cerca de 75% em peso de caulinite e podem conter mais que cerca de 90%, em alguns casos mais que cerca de 95% em peso de caulinite. A argila de caulino utilrzada na presente rnvenção pode ser preparada a partir do mineral de argila de caulino natural bruto por um ou mais outros processos que são bem conhecidos por aqueles peritos na técnica, por exemplo por passos de refinação ou de beneficiação conhecidos.

Por exemplo, o mineral cie argila pode ser branqueado com um agente de branqueamento redutivo, tal como hidrossulfito de sódio. Se é utilizado hidrossulfito de sódio, o mineral de argila branqueado pode opcionalmente ser desidratado, e opcionalmente lavado e opcionalmente de novo desidratado, após o passo de branqueamento com hidrossulfito de sódio. 0 mineral de argila pode ser tratado para remover impurezas, e.g. por técnicas de floculação, flotação, ou s e p a r a ç ã o ra a cg n é t i c a b e m c o n h e c i d a s n a t. é c n i c a .

Alternativamente o mineral de argila utilizado no primeiro aspecto da invenção pode ser não tratado na forma de um sólido ou como uma suspensão aquosa, 0 processo para preparar o particulado cie argila de caulino utilizado na presente invenção pode também incluir um ou mais passos cie fragmentação, e.g., moagem ou trituração. A fragmentação ligeira de um caulino grosseiro é utilizada para dar uma delaminação adequado deste. A fragmentação pode ser levada a cabo por meio de esferas ou grânulos de um plástico (e. g. nylon) , areia ou auxiliar de moagem ou de trituração de cerâmica. 0 caulino grosseiro pode ser refinado para remover impurezas e melhorar as propriedades fisicas utilizando procedimentos bem conhecidos. A argila de caulino pode ser tratada por um procedimento de classificação de tamanho de partícula conhecido, e.g,, triagem e centrifugação (ou ambos), para obter partículas tendo uru valor dso ou distribuição de tamanho de partícula desejado. O processo de microfibrilação

De acordo com o primeiro aspecto da invenção, é fornecido um método de preparação de uma composição para utilização como enchimento de papel ou como um revestimento de papel, compreendendo um passo de microfibrilação de um substrato fibroso compreendendo celulose na presença de um material parti cu lado inorgânico. De acordo com formas cie realização particulares dos presentes métodos, o passo de microfibrilação é levado a cabo na presença de um material particulado inorgânico que funciona como agente de m i c r o f i b r í 1 a ç ã o .

Por microfibrilação entende-se um processo em que microfibras de celulose são libertados ou parcialmente libertados como espécies individuais ou como agregados de uma dimensão mais reduzida quando comparados com fibras da pasta pré-microfibrilada. Fibras de celulose comuns (i.e., pasta pré-microfibrilada) adequadas para utilização na produção de papel incluem agregados de dimensões superiores a centenas ou milhares de microfibras de celulose individuais. Através da microfibrilação da celulose, características e propriedades específicas, incluindo mas não limitadas às características e propriedades descritas aqui, são transmitidas à celulose rnrcroí ibrrlada e às composições incluindo a celulose rnrcrof ibrrlada. 0 passo de microfíbrilação pode ser levado a cabo em qualquer aparelho adequado, incluindo mas não limitado a um refinador. Numa forma de realização, o passo de microfíbr ilação é levado a cabo num vaso de moagem sob condições de moagem húmida. Noutra forma de realização, o passo de microfíbrilação é levado a cabo num homogeneizador. Cada uma destas formas de realização é descrita em maior detalhe em baixo. • Moagem húmida A moagem é realizada adequadamente de uma forma convencional. A moagem pode ser um processo de moagem por atrito na presença de um meio de moagem particulado, ou pode ser um processo de moagem autogéneo i.e., um em que um meio de moagem está ausente. Por meio de moagem entende-se um meio que não o material particulado inorgânico que é mordo em conjunto com o substrato fibroso compreendendo celulose. 0 meio de moagem particulado, quando presente, pode ser de um material natural ou sintético. 0 meio de moagem pode, por exemplo, compreender bolas, esferas ou pellets de qualquer material mineral duro, cerâmico ou metálico. Tais materiais podem incluir, por exemplo, alumina, zircónia, silicato de zircónia, silicato de alumínio ou o material rico em mulita que é produzido pela calcinação de argila caulinítica a uma temperatura na gama de desde cerca de 1300°C até cerca de 1800 °C. Por exemplo, em algumas formas de realização o meio de moagem Carbolite® é preferido. Alternativamente, partículas de areia natural com um tamanho de partícula adequado podem ser utilizadas.

Geralmente, o tipo de e o tamanho de partícula de um meio de moagem a ser seleccionado para utilização na invenção pode estar dependente das propriedades, tal como, e.g., o tamanho de partícula do, e a composição química do, suspensão de alimentação do material a ser moído. Preferencialmente, o meio de moagem particulado compreende partículas tendo um diâmetro médio na gama de desde cerca de 0,1 mm até cerca de 6, Omm e, rnais preferencialmente, na gama de desde cerca, de 0,2mm até cerca de 4, Omm, O meio de moagem (ou meios) pode estar presente numa quantidade de até cerca de 7 0% em volume da carga. Os meios de moagem podem estar presentes numa quantidade de pelo menos cerca de 10% em volume da carga, por exemplo, pelo menos cerca de 2 0 % em volume da carga, ou pelo menos cerca de 30% em volume da carga, ou pelo menos cerca de 4 0 % em volume da carga, ou pelo menos cerca de 50% em volume da carga, ou pelo menos cerca de 60 % em volume da carga. A moagem pode ser levada a cabo numa ou mais etapas. Por exemplo, um material grosseiro particulado inorgânico pode ser moído num vaso de moagem até atingir uma distribuição de tamanho de partícula pré-determinada, após a qual o material fibroso compreendendo celulose é adicionado e a moagem continuada até ao nível de microfibrilação desejado tenha sido obtido. 0 material particulado inorgânico grosseiro utilizado de acordo com o primeiro aspecto desta invenção pode ter inicialmente uma distribuição de tamanho de partícula em que menos a cerca de 20% em peso das partículas têm um d.e.e inferior a 2pm, por exemplo, menos a cerca de 15% em peso, ou menos a cerca de 10% em peso das partículas têm um d.e.e. inferior a 2pm. Noutra forma de realização, o material particulado inorgânico grosseiro utilizado cie acordo com o primeiro aspecto desta invenção pode ter inicialmente uma distribuição de tamanho de partícula, como medido utilizando uma máquina Malvern Mastersizer S, em que menos a cerca de 20% em volume das partículas têm um d.e.e inferior a 2y.m, por exemplo, menos a cerca de 15% em volume, ou menos a cerca de 10% em volume das partículas têm um d.e.e. inferior a 2 um. O material particulado inorgânico grosseiro pode ser moído húmido ou a seco na ausência ou na presença, de um meio de moagem. No caso da etapa de moagem húmida, o material particulado inorgânico grosseiro é preferencialmente moído numa suspensão aquosa na presença de um meio de moagem. Em tal suspensão, o material particulado inorgânico grosseiro pode preferencialmente estar presente numa quantidade de desde cerca de 5% até cerca de 85% em peso da suspensão; mais preferencialmente numa quantidade de desde cerca de 20% até cerca de 80% em peso da suspensão. Mais preferido, o material particulado inorgânico grosseiro pode estar presente numa quantidade de cerca de 30% até cerca de 75% em peso da suspensão. Como descrito em cima, o material particulado inorgânico grosseiro pode ser moldo até uma distribuição de tamanho de partícula tal que pelo menos cerca de 10% em peso das partículas têm um d.e.e inferior a 2μη, por exemplo, pelo menos cerca de 20% em peso, ou pelo menos cerca de 30% em peso, ou pelo menos cerca de 40% em peso, ou pelo menos cerca de 50% em peso, ou pelo menos cerca de 60% em peso, ou pelo menos cerca de 70% em peso, ou pelo menos cerca de 80% em peso, ou pelo menos cerca de 90% em peso, ou pelo menos cerca de 95% em peso, ou cerca de 100% em peso das partículas, têm um d.e.e inferior a 2um, processo após o qual a pasta de celulose é adicionada e os dois componentes são moídos conjuntamente para microfibrilar as fibras da pasta de celulose. Noutra forma de realização, o material particulado inorgânico grosseiro é moído até uma distribuição de tamanho de partícula, como medido utilizando uma máquina Malvern Mastersizer S tal que pelo menos cerca de 10% em volume das partículas têm um d.e.e inferior a 2pm, por exemplo, pelo menos cerca de 20% em volume, ou pelo menos cerca de 30% em volume ou pelo menos cerca de 40% em volume, ou pelo menos cerca de 50% em volume, ou pelo menos cerca de 60% em volume, ou pelo menos cerca de 70% em volume, ou pelo menos cerca de 80% em volume, ou pelo menos cerca de 90% em volume, ou pelo menos cerca de 95% em volume, ou cerca de 100% em volume das partículas, têm um d.e.e inferior a 2μπι, processo após o qual a pasta de celulose é adicionada e os dois componentes são moídos conjuntamente para microfibrilar as fibras da pasta de celulose.

Numa forma de realização, o tamanho médio de partícula (dso) do material particulado inorgânico é reduzido durante o processo de moagem conjunto. Por exemplo, o dso do material particulado inorgânico pode ser reduzido por pelo menos cerca de 10% (como medido por uma máquina Malvern Mastersizer S) , por exemplo, o dso do material particulado inorgânico pode ser reduzido por pelo menos cerca de 20%, ou reduzido por pelo menos cerca de 30%, ou reduzido por pelo menos cerca de 50%, ou reduzido por pelo menos cerca de 50%, ou reduzido por pelo menos cerca de 60%, ou reduzido por pelo menos cerca de 70%, ou reduzido por pelo menos cerca de 80%, ou reduzido por pelo menos cerca de 90%. Por exemplo, um material particulado inorgânico tendo um dso de 2,5 um antes da moagem conjunta e um dso de 1,5 pm após a moagem conjunta terá sido sujeito a uma redução de tamanho de partícula de 40%. Em certas formas de realização, o tamanho médio de partícula do material particulado inorgânico não é sígnificativamente reduzido durante o processo de moagem conjunto. Por "não é reduzido significativamente" entende-se que o dso do material particulado inorgânico é reduzido em menos a cerca de 10%, por exemplo, o dso do material particulado inorgânico é reduzido em menos a cerca de 5%. 0 substrato fibroso compreendendo celulose pode ser microfibrilado na presença de um material particulado inorgânico para obter celulose microfíbrilada tendo um dsc variando desde cerca de 5 μπι até cerca de 50 0 μη, como medido através de dispersão de luz laser. O substrato fibroso compreendendo celulose pode microfibrilado na presença de um material particulado inorgânico para obter celulose microfibrilada tendo um dso cie igual a ou inferior a cerca de 400 μπρ por exemplo igual a ou inferior a cerca de 300 μπρ ou igual a ou inferior a cerca de 200 μη, ou igual a ou inferior a cerca de 150 μη, ou igual a ou inferior a cerca de 125 μπρ ou igual a ou inferior a cerca de 100 μπρ ou igual a ou inferior a cerca cie 90 μπρ ou igual a ou inferior a cerca de 80 μπρ ou igual a ou inferior a cerca de 70 μπρ ou igual a ou inferior a cerca de 60 μπρ ou igual a ou inferior a cerca cie 50 μπρ ou igual a ou inferior a cerca de 40 μπρ ou igual a ou inferior a cerca de 30 μπρ ou igual a ou inferior a cerca de 20 μπρ ou igual a ou inferior a cerca de 10 μπι. O substrato fibroso compreendendo celulose pode ser microfibrilado na presença de um material particulado inorgânico para obter celulose microfibrilada tendo um tamanho modal de partícula de fibra variando desde cerca de 0,1 - 500 μη e um tamanho modal de partícula do material particulado inorgânico variando entre 0,25-20 pm. O substrato fibroso compreendendo celulose pode ser microfibrilado na presença de um material particulado inorgânico para obter celulose rnicrof ibrilada tendo um tamanho modal de partícula de fibra de pelo menos cerca de 0,5 pm, por exemplo pelo menos cerca de 10 pm, ou pelo menos cerca de 50 pm, ou pelo menos cerca de 100 pm, ou pelo menos cerca de 150 pm, ou pelo menos cerca de 200 pm, ou pelo menos cerca de 30 0 pm, ou pelo menos cercai de 400 pm. O substrato fibroso compreendendo celulose pode ser rnicrofibrilado na presença de um material particulado inorgânico para obter celulose rnicrofibrilada tendo uma inclinação de fibra igual a ou superior a cerca de 10 a 50, como medido por Malvern, Inclinação da fibra (i.e., a inclinação da distribuição de tamanho de partícula das fibras) é determinada utilizando a seguinte fórmula:

Mais em particular, a celulose rnicrofibrilada pode ter uma inclinação de fibra desde cerca de 25 a cerca de 40, ou desde cerca, de 2 5 a cerca cie 35, ou desde cerca de 3 0 a cerca de 40. A moagem é devidamente realizada num vaso de moagem, tal como um moinho rotativo (e.g., barra, bolas e autogéneo), um moinho de agitação (e.g., SAM ou IsaMill), um moinho cie torre, um detritor de agitação de meios (5MD) , ou um vaso de moagem compreendendo placas de moagem paralelas rotativas entre as quais a alimentação a ser moída é a r i m e n t a d a. *

Numa forma de realização, o vaso de moagem é um moinho de torre. 0 moinho de torre pode compreender uma zona quieseente acima de uma ou mais zonas de moagem. Uma zona quiescente é uma área localizada próxima do topo do interior do moinho de torre em que muito pouca ou nenhuma moagem ocorre e que compreende celulose microfibrilada e material particulado inorgânico. A zona quiescente é uma área em que partículas do meio de moagem depositam em baixo para uma zona ou mais das zonas de moagem do moinho de torre. 0 moinho de torre pode compreender um classificador acima de uma ou mais das zonas de moagem. Numa forma de realização, o classificador é colocado no topo e localizado adjacente a uma zona quiescente. 0 classificador pode ser um hidrociclone, 0 moinho de torre pode compreender uma rastreador acima de uma ou mais zonas de moagem. Numa forma de realização, uma rastreador está localizada adjacente à zona quiescente e/ou ao classificador. 0 rastreador pode ser dimensionado para separar os meios de moagem da suspensão aquosa do produto compreendendo celulose microfibrilada e material particulado inorgânico e para melhorar a sedimentação dos meios de moagem.

Numa forma de realização, a moagem é realizada sob condições de fluxo em pistão. Sob condições de fluxo em pistão o fluxo através da torre é tal que a combinação dos materiais de moagem através da torre é limitada. Isto significa que em diferentes partes ao longo da torre de moagem a viscosidade do ambiente aquoso vai variar conforme a espessura da celulose microfibrilada aumenta. Assim, efectivamente, a região de moagem no moinho de torre pode ser considerada como compreendendo uma ou mais zonas de moagem que têm viscosidades especificas. Um perito na técnica conseguirá compreender que não há divisões nítidas entre zonas de moagem adjacentes no que diz respeito à viscosidade.

Numa forma de realização, é adicionada água no topo do moinho próximo da zona quíescente ou do classificador ou da rastreador acima de uma ou mais zonas de moagem para reduzir a viscosidade da suspensão aquosa compreendendo celulose microfibrilada e material particulado inorgânico nessas zonas do moinho. Ao diluir o produto de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico nesta parte do moinho descobriu-se que a capacidade de prevenir a passagem de meios de moagem para a zona de quíescente e/ou para o classificador e/ou para a rastreador é melhorada. Também, a mistura limitada ao longo da torre permite o processamento em sólidos mais elevado numa parte inferior da torre e a diluição na parte superior da torre com pouco refluxo da água de diluição na parte inferior da torre para uma ou mais zonas de moagem. Qualquer quantidade de água adequada que é eficaz para diluir a viscosidade da suspensão a qu o s a d o p r o d u t o c o rnp reende n d o c e 1 u 1 o s e m i c r o f i b r i 1 a d a e material particulado inorgânico poderá ser adicionada. A água pode ser adicionada contirmamente durante o processo de moagem, ou era intervalos regulares, ou em intervalos irregulares.

Noutra forma de realização, a água pode ser adicionada a uma ou mais zonas de moagem via um ou mais pontos de injecção de água posicionados ao longo do moinho de torre, ou cada ponto de injecção de água pode estar localizado numa posição que corresponde à zona ou às zonas de moagem. De modo vantajoso, a capacidade de adicionar água em várias partes ao longo da torre permite ajustes adicionais das condições de moagem em qualquer ou todas as posições ao longo do moinho. 0 moinho de torre pode compreender um eixo de impulsor vertical equipado com vários discos de rotor de impulsor ao longo do seu comprimento. A acção dos discos de rotor de impulsor cria um conjunto de zonas de moagem discretas ao longo do moinho.

Noutra forma de realização, a moagem é realizada num moinho rastreador, preferencialmente um detritor de agitação de meios. 0 moinho rastreador pode compreender um ou mais rastreador(es) tendo um tamanho nominal de abertura de pelo menos cerca de 250 um, por exemplo, a rastreador ou os rastreadores podem ter um tamanho nominal de abertura de pelo menos cerca de 300 pm, ou pelo menos cerca de 350pm, ou pelo menos cerca de 400 pm, ou pelo menos cerca de 450 pm, ou pelo menos cerca de 500 pm, ou pelo menos cerca de 550 pm, ou pelo menos cerca de 60 0 pm, ou pelo menos cerca de 650 pm, ou pelo menos cerca de 700 pm, ou pelo menos cerca de 750 pm, ou pelo menos cerca de 800 pm, ou pelo menos cerca de 850 pm, ou pelo menos cerca de 900 pm, ou pelo menos cerca de 1000 pm.

As dimensões do rastreador indicadas imediatamente acima são aplicáveis às formas de realização do moinho de to rre de s cri tas a c ima.

Como indicado acima, a moagem pode ser realizada na presença de um meio de moagem. Numa forma de realização, os meios de moagem são meros grosseiros compreendendo partículas com um diâmetro médio na gama de desde cerca de 1 mm até cerca de 6 mm, por exemplo cerca de 2 mm, ou cerca de 3 mm, ou cerca de 4 mm, ou cerca de 5 mm.

Noutra forma de realização, os meios de moagem têm uma gravidade especifica de pelo menos cerca de 2,5, por exemplo, pelo menos cerca de 3, ou pelo menos cerca de 3,5, ou pelo menos cerca de 4,0, ou pelo menos cerca de 4,5, ou pelo menos cerca de 5,0, ou pelo menos cerca de 5,5, ou pelo menos cerca de 6,0.

Noutra forma cie realização, os meios cie moagem compreendem partículas tendo um diâmetro médio na gama de desde cerca de 1 mm até cerca de 6 mm e tem uma gravidade específica de pelo menos cerca de 2,5.

Noutra forma de realização, os meios de moagem compreendem partículas tendo um diâmetro médio de cerca de 3 mm e gravidade específica de cerca de 2,7.

Como descrito acima, o meio (ou meios) de moagem podem estar presentes numa quantidade até cerca de 7 0% em volume da carga. Os meios cie moagem podem estar presentes numa quantidade cie pelo menos cerca cie 10% em volume cia carga, por exemplo, pelo menos cerca cie 20 % em volume da carga, ou pelo menos cerca cie 30% em volume da carga, ou pelo menos cerca cie 4 0 % em volume da carga, ou pelo menos cerca de 50% em volume da carga, ou pelo menos cerca de 60 % e m v o 1 u mie d a c a r g a.

Numa forma de realização, o meio de moagem está presente numa quantidade de cerca de 50% em volume da carga.

Por "carga" entende-se a composição que é a alimentação que alimenta o vaso de moagem. A carga inclui água, meios de moagem, substrato fibroso compreendendo celulose e material particulado inorgânico, e quaisquer outros aditivos opcionais como descritos aqui. A utilização de meios relativamente grosseiros e/ou densos tem a vantagem de ter taxas de sedimentação melhoradas (i . e ., mais rápidas) e taxas de transporte de meios reduzidas através da zona quiescente e/ou classificador e/ou rastreador(es).

Uma outra vantagem da utilização de meios de moagem relativamente grosseiros é que o tamanho de partícula médio (dso) do material particulado inorgânico pode não ser significativamente reduzido durante o processo de moagem de tal modo que a energia transmitida ao sistema de moagem é principalmente utilizada na microfibrilaçâo do substrato fibroso compreendendo celulose.

Uma outra vantagem da utilização de rastreadores relativamente grosseiros é que meios de moagem relativamente grosseiros ou densos podem ser usados na etapa de microfibrilaçâo. Além disso, a utilização de rastreadores relativamente grosseiros (i.e., tendo uma abertura nominal de pelo menos csrea :de 250 Dm) permite qqe um produto: relativamente elevado em sólidos possa ser processado e removido do moinho, o que permite que uma alimentação relativamente elevada em sólidos (compreendendo substrato fibroso compreendendo celulose e material particulado inorgânico) possa ser processada num processo economicamente

Como discutido em baixo, descobriu-se que uma alimentação tendo um conteúdo inicial em sólido mais elevado é desejável em termos de suficiência energética. Além disso, clescobríu-se também que produtos produzidos (a unia dada energia) com sólidos ruais reduzidos têm urna distribuição de tamanho de partícula mais grossa.

Como discutido na secção "Antecedentes" acima, a presente invenção procura abordar o problema de preparar economicamente celulose microfibrilada numa escala industrial.

Assim, de acordo com uma forma de realização, o substrato fibroso compreendendo celulose e material particulado inorgânico está presente no ambiente aquoso com um conteúdo inicial de sólidos de pelo menos cerca de 4 %p, dos quais pelo menos cerca de 2 % em peso é substrato fibroso compreendendo celulose. 0 conteúdo inicial de sólidos pode ser pelo menos cerca de 10 %p, ou pelo menos cerca de 20 %p, ou pelo menos cerca de 30 %p, ou pelo menos cerca de 40 %p, pelo menos cerca de 5 % em peso do conteúdo inicial de sólidos pode ser substrato fibroso compreendendo celulose, por exemplo, pelo menos cerca de 10 %, ou pelo menos cerca de 15 %, ou pelo menos cerca de 2 0 % em peso do conteúdo inicial de sólidos pode ser substrato fibroso compreendendo celulose.

Noutra forma de realização, a moagem é realizada numa cascata de vasos de moagem, um ou mais dos quais pode compreender uma ou mais zonas de moagem. Por exemplo, O substrato fibroso compreendendo celulose e o material particulado inorgânico podem ser moidos numa cascata de dois ou mais vasos de moagem, por exemplo, uma cascata de três ou mais vasos de moagem, uma cascata de quatro ou mais vasos de moagem, ou uma cascata de cinco ou mais vasos de moagem, ou uma cascata de seis ou mais vasos de moagem, ou uma cascata de sete ou miais vasos de moagem, ou uma cascata de oito ou mais vasos de moagem, uma cascata de nove ou mais vasos de moagem em série, ou uma cascata compreendendo até dez vasos de moagem. A cascata de vasos de moagem pode ser ligada de forma operacional em série ou em paralelo ou numa combinação de séries e paralelamente. A saida de e/ou a entrada para um ou mais dos vasos de moagem na cascata pode estar sujeita a uma ou mais etapas de rastreio e/ou uma ou mais etapas de classificação. 0 total da energia despendida num processo de microfibrilação poderá ser dividido igualmente ao longo de todos os vasos de moagem na cascata. Alternativamente, a entrada de energia pode variar entre alguns ou todos os vasos de moagem na cascata.

Um perito na técnica irá perceber que a energia despendida por vaso pode variar entre vasos na cascata dependendo da quantidade de substrato fibroso que está a ser microfibrilado em cada vaso, e opcionalmente a velocidade de moagem em cada vaso, a duração de moagem em cada vaso, o tipo de meios de moagem em cada vaso e o tipo e quantidade de material particulado inorgânico. As condições de moagem podem ser variadas era cada vaso na cascata de forma a controlar a distribuição de tamanho de partícula de ambos a celulose microfibrilada como no material particulado inorgânico. Por exemplo,, o tamanho dos meios de moagem pode ser variado entre vasos sucessivos na cascata de forma a reduzir a moagem do material particulado inorgânico e para dirigir a moagem para o substrato fibroso compreendendo celulose.

Numa forma de realização a moagem é realizada num circuito fechado. Noutra forma de realização, a moagem é realizada num circuito aberto. A moagem pode ser realizada em modo de lote. A moagem pode ser realizada num modo de 1 o t e c o ra r e c i r c u 1 a ç ã o .

Como descrito acima, o circuito de moagem pode incluir um passo de pré-moagem em que o particulado inorgânico grosseiro moído num vaso de moagem até uma distribuição de tamanho de partícula pré-determinada, processo após o qual o material fibroso compreendendo celulose é combinado com o material particulado inorgânico previamente moído e a moagem continuada no mesmo vaso de moagem ou num vaso de moagem diferente até que o nível de microfibrilação desejado sega obtido.

Como a suspensão cio material a ser moído pode ter uma viscosidade relativamente elevada, um agente de dispersão adequado pode preferencialmente ser adicionado à suspensão antes da moagem, 0 agente de dispersão pode ser, por exemplo, uru condensado de fosfato solúvel em água, ácido polissilicico ou um sal deste, ou um polieletrólito, por exemplo um sal de um ácido poli (acrílico) ou de um ácido poli(metacrílico) solúvel em água tendo uma valor média de peso molecular não superior a 80.000. A quantidade do agente de dispersão utilizado estaria geralmente na gama de desde 0,1 a 2,0% em peso, com base no peso do material sólido inorgânico particulado seco. A suspensão pode ser moída adequada a uma temperatura na gama de desde 4°C a 100°C.

Outros aditivos que podem ser incluídos durante a etapa de microfibrilação incluem: carboximetilato de celulose, carboximetilato de celulose anfotérico, agentes de o x i d a ç ã o, 2,2,6,6- T e t r a mie t i 1 p i per i d i n a -1 - o x i 1 o (T E Μ P O) , derivados de TEMPO, e enzimas que degradam a madeira. O pH da suspensão de material a ser moído pode ser cerca de 7 ou superior a cerca de 7 (i. e., básico), por exemplo, o pH da suspensão pode ser cerca de 8, ou cerca de 9, ou cerca de 10, ou cerca de 11. O pH da suspensão do material a ser moído pode ser inferior a cerca de 7 (i.e., acídico), por exemplo, o pH da suspensão pode ser cerca de 6, ou cerca de 5, ou cerca de 4, ou cerca de 3. O pH da suspensão de material a ser moído pode ser ajustado através da adição de uma quantidade apropriada de ácido ou base. Bases adequadas incluem hidróxidos de metal alcalino, tal como, por exemplo NaOH. Outras bases adequadas são carbonato de sódio e amónia. Ácidos adequados incluem ácidos inorgânicos, tais como ácido clorídrico ou ácido sulfúrico. Um exemplo de ácido é o ácido ortofosfórico. A quantidade de material partículado inorgânico e pasta de celulose na mistura a serem moídos em conjunto pode variar num razão de desde cerca de 99,5:0,5 até cerca de 0,5:99,5, com base no peso a seco do material partículado inorgânico e na quantidade de fibra seca na pasta, por exemplo, um razão de desde cerca de 99,5:0,5 até cerca de 50:50 com base no peso seco do material partículado inorgânico e na quantidade de fibra seca na pasta. Por exemplo, a razão da quantidade de material partículado inorgânico e fibra seca pode ser desde cerca de 99,5:0,5 até cerca de 70:30. Numa forma de realização, a razão de material partículado inorgânico em relação à fibra seca é cerca de 80:20, ou por exemplo, cerca de 85:15, ou cerca de 90:10, ou cerca de 91:9, ou cerca de 92:8, ou cerca de 93:7, ou cerca de 94:6, ou cerca de 95:5, ou cerca de 96:4, ou cerca de 97:3, ou cerca de 98:2, ou cerca de 99:1. Numa forma de realização preferida, a razão do peso de material partículado inorgânico para fibra seca é cerca de 95:5. Noutra forma de realização preferida, a razão do peso de material partículado inorgânico para fibra seca é cerca de 90:10. Noutra forma de realização preferida, a razão do peso de material partículado inorgânico para fibra seca é cerca de 85:15. Noutra forma de realização preferida, a razão do peso de material partículado inorgânico para fibra seca é cerca de 80:20. 0 total de entrada de energia num processo habitual de moagem para obter a composição de suspensão aquosa desejada pode tipicamente ser entre cerca de 100 e 1500 kWht” 1 com base no peso total a seco do enchimento particulado inorgânico. O total de entrada de energia pode ser inferior a cerca de 1000 kWht-1, por exemplo, inferior a cerca de 800 kWht~1, inferior a cerca de 600 kWht-1, inferior a cerca de 500 kWht”1, inferior a cerca de 400 kWht-1, inferior a cerca de 300 kWht"1, ou inferior a cerca de 200 kWht"1. Assim, os presentes inventores descobriram surpreendentemente que a pasta de celulose pode ser microfibrilada a uma de energia de entrada relativamente baixa quando é moída em conjunto na presença de um material particulado inorgânico. Como se irá tornar evidente, o total de entrada de energia por tonelada de fibra seca no substrato fibroso compreendendo celulose será inferior a cerca de 10.000 kWht"1, por exemplo, inferior a cerca de 9000 kWht_1, ou inferior a cerca de 8000 kWht-1, ou inferior a cerca de 7000 kWht-1, ou inferior a cerca de 6000 kWht"1, ou inferior a cerca de 5000 kWht-1, por exemplo inferior a cerca de 4000 kWht-1, inferior a cerca de 3000 kWht-1, inferior a cerca de 2000 kWht-1, inferior a cerca de 1500 kWht-1, inferior a cerca de 1200 kWht-1, inferior a cerca de 1000 kWht-1, ou inferior a cerca de 800 kWht-1. O total de entrada de energia varia dependendo da quantidade de fibra seca no substrato fibroso a ser microfibrilado, e opcionalmente da velocidade e duração de moagem. • homogene i z a ção A microfibrilação do substrato fibroso compreendendo celulose poderá ser efectuada sob condições húmidas na presença do material particulado inorgânico através de um método em que a mistura de pasta de celulose e material particulado inorgânico é pressurizada (por exemplo,, a uma pressão de cerca de 500 bar) e depois transferida para uma zona de baixa pressão. A velocidade a que a mistura é transferida para uma zona de baixa pressão é suficientemente alta e a pressão da zona de baixa pressão é suficientemente baixa para causar microfibrilação das fibras de celulose. Por exemplo, a diminuição da pressão poderá ser efectuada forçando a mistura através de uma abertura anular que tenha um orifício de entrada estreito e um orifício de saída muito mais largo. A diminuição de pressão drástica enquanto a mistura acelera para um volume superior (i.e., uma zona de pressão mais baixa)) induz a cavitação que causa microfibrilação, Numa forma de realização, a microfibrilação do substrato fibroso compreendendo celulose pode ser efectuada num homogeneízador sob condições húmidas na presença do material particulado inorgânico. No homogeneizador, a mistura pasta de celulose-material particulado inorgânico é pressurizada (por exemplo, a uma pressão de cerca de 500 bar), e forçada através de um pequeno bocal ou orifício. A mistura pode ser pressurizada a uma pressão de cerca de 100 até cerca de 1000 bar, por exemplo a uma pressão igual a ou superior a 300 bar, ou igual a ou superior a cerca de 500, ou igual a ou superior a cerca de 200 bar, ou igual a ou superior a cerca de 700 bar. A homogeneização sujeita as fibras a forças de corte elevadas de modo que enquanto a pasta de celulose pressurizada sai através do bocal ou orifício, a cavitação causa microfibrilação das fibras de celulose na pasta. Pode ser adicionada ma is água para melhorar a fluidez da suspensão pelo homogeneizador. A suspensão aquosa resultante compreendendo celulose microfibrilada e material particulado inorgânico pode ser alimentada de volta na entrada do homogeneizador para múltiplas passagens pelo homogeneizador. Numa forma de realização preferida, o material particulado inorgânico é um mineral naturalmente placóide, tal como caulino. Assim, a homogeneização não só facilita a microfibrilação da pasta de celulose, mas também facilita a delamínação do material placóide particulado.

Um mineral placóide particulado, tal como caulino, é entendido como tendo um factor de forma de pelo menos cerca de 10, por exemplo, pelo menos cerca de 15, ou pelo menos cerca de 20, ou pelo menos cerca de 30, ou pelo menos cerca de 40, ou pelo menos cerca de 50, ou pelo menos cerca de 60, ou pelo menos cerca de 70, ou pelo menos cerca de 80, ou pelo menos cerca de 90, ou pelo menos cerca de 100. Factor de forma, como utilizado aqui, é uma medida da razão do diâmetro da partícula em ralação à espessura da partícula para uma população de partículas de tamanho e forma variáveis como medidos utilizando os métodos de condutividade eléctrica, aparelhos, e as equações descritos ernU.S, Patente No. 5.576.617.

Uma suspensão de um material placóide particulado inorgânico, tal como caulino, pode ser tratada no homogeneizador para atingir uma distribuição de tamanho de partícula pré-determinada na ausência do substrato fibroso compreendendo celulose, processo após o qual o material fibroso compreendendo celulose é adicionado à suspensão espessa aquosa de material particulado inorgânico e a suspensão combinada é processada no homogeneizador como descrito acima. 0 processo de homogeneização é continuado, incluindo uma ou mais passagens pelo homogeneizador, até que o nível de raicrofibrilização desejado tenha sido obtido. De forma semelhante, o material placóide particulado inorgânico pode ser tratado num moinho para atingir uma distribuição de tamanho de partícula pré-determinada e depois combinado com o material fibroso compreendendo celulose seguido de processamento no homogeneizador.

Um exemplo de homogeneizador é um homogeneizador

Manton Gaulin (APV).

Após a etapa de microfibrilização ter sido levada a cabo, a suspensão aquosa compreendendo celulose microfibrilada e material particulado inorgânico pode ser rastreada para remover a fibra acima de um determinado tamanho e para remover qualquer meio de moagem. Por exemplo, a suspensão pode ser sujeita a rastreio utilizando um peneiro tendo ura tamanho nominal de abertura seleccionado de forma a remover fibras que não passara através do peneiro. Tamanho nominal de abertura significa a separação nominal central de lados opostos de uma abertura quadrada ou o diâmetro nominal de uma abertura redonda. 0 peneiro poderá ser um peneiro BSS (de acordo com BS 1796) tendo um tamanho nominal de abertura de 150pm, por exemplo, um tamanho nominal de abertura 125pm, ou ΙΟδμιη, ou 90pm, ou 74μιη, ou 63pm, ou 53pm, 45pm, ou 38μιη. Numa forma de realização, a suspensão aquosa é rastreada utilizando um peneiro BSS tendo uma abertura nominal de 125y.m. A suspensão aquosa poderá então ser opcionalmente desidratada. A s u s p θ ri s a o a q u g s a

As suspensões aquosas desta invenção produzida de acordo com os métodos descritos acima são adequados para num método de produção de papel ou revestimento de papel.

Assim, a presente invenção é direccionada para uma suspensão aquosa compreendendo, consistindo em, ou consistindo essencialmente em celulose microfibrilada e um material particulado inorgânico e outros aditivos opcionais. A suspensão aquosa é adequada para utilização num método de produção de papel ou revestimento papel. Os outros aditivos opcionais incluem dispersantes, biocidas, auxiliares de suspensão, sal(ais) e outro aditivos, por exemplo, amido ou carboxi metilato de celulose ou polímeros, que podem facilitar a interacção das partículas minerais e fibras durante ou após a moagem. 0 material particulado inorgânico pode ter uma distribuição de tamanho de partícula tal que pelo menos cerca de 10% em peso, por exemplo pelo menos cerca de 20% em peso, por exemplo pelo menos cerca de 30% em peso, por exemplo pelo menos cerca de 40% em peso, por exemplo pelo menos cerca de 50% em peso, por exemplo pelo menos cerca de 60% em peso, por exemplo pelo menos cerca de 7 0% em peso, por exemplo pelo menos cerca de 80% em peso, por exemplo pelo menos cerca de 90% em peso, por exemplo pelo menos cerca de 95% em peso, ou por exemplo cerca de 100% das partículas têm um d.e.e i n f e r1o r a 2 ym.

Noutra forma de realização, o material particulado inorgânico pode ter uma distribuição de tamanho de partícula, como medido por uma máquina Malvern Mastersizer S, tal que pelo menos cerca de 10% em volume, por exemplo pelo menos cerca de 20% em volume, por exemplo pelo menos cerca de 30% em volume, por exemplo pelo menos cerca de 40% em volume, por exemplo pelo menos cerca de 50% em volume, por exemplo pelo menos cerca de 60% em volume, por exemplo pelo menos cerca de 70% em volume, por exemplo pelo menos cerca de 80% em volume, por exemplo pelo menos cerca de 90% em volume, por exemplo pelo menos cerca de 95% em volume, ou por exemplo cerca de 100% em volume das partículas têm um d.e.e inferior a 2 um. A quantidade de material partículado inorgânico e de pasta de celulose na mistura a ser moída em conjunto pode variar numa razão desde cerca de 99,5:0,5 até cerca de 0,5:99,5, com base no peso seco do material partículado inorgânico e a quantidade de fibra seca na pasta, por exemplo, uma razão de desde cerca de 99,5:0,5 até cerca de 50:50 com base no peso seco do material partículado inorgânico e a quantidade de fibra seca na pasta. Por exemplo, uma razão da quantidade de material partículado inorgânico e fibra seca pode ser desde cerca de 99,5:0,5 até cerca de 70:30. Numa forma de realização, a razão de material partículado .inorgânico em relação à fibra seca é cerca de 80:20, ou por exemplo, cerca de 85:15, ou cerca de 90:10, ou cerca de 91:9, ou cerca de 92:8, ou cerca de 93:7, ou cerca de 94:6, ou cerca de 95:5, ou cerca de 96:4, ou cerca de 97:3, ou cerca de 98:2, ou cerca de 99:1. Numa forma de realização preferida, a razão em peso do material partículado inorgânico em relação à fibra seca é cerca de 95:5. Noutra forma de realização preferida, a razão em peso do material partículado inorgânico em relação à fibra seca é cerca de 90:10. Noutra preferida forma de realização, a razão em peso do material partículado inorgânico em relação à fibra seca é cerca de 85:15. Noutra preferida forma de realização, a razão em peso de material partículado inorgânico em relação à fibra seca é cerca de 80:20.

Numa forma de realização, a composição não inclui fibras demasiado grandes para passar através de um peneiro BSS (de acordo com BS 1796) tendo um tamanho nominal de abertura de 150çm, por exemplo, um tamanho nominal de abertura de 125çm, 106pm, ou 90qm, ou 7 4pm, ou 63pm, ou 53pm, 45pm, ou 38pm. Numa forma de realização, a suspensão aquosa é rastreada utilizando um peneiro BSS tendo uma abertura nominal de 125pm.

Será então compreendido que a quantidade (i.e.,% em peso) de celulose microfibrilada na suspensão aquosa após a moagem ou homogeneização pode ser inferior à quantidade de fibra seca na pasta se a suspensão moída ou homogeneizada for tratada para remover fibras acima de um tamanho seleccionado. Assim, as quantidades relativas de pasta e material particulado inorgânico alimentados ao moinho ou homogeneizador podem ser ajustadas dependendo da quantidade de celulose microfibrilada que é necessária na suspensão aquosa após as fibras acima de uma tamanho determinado serem removidas.

Numa forma de realização, o material particulado inorgânico é um carbonato de metal alcalino terroso, por exemplo, carbonato de cálcio, 0 material particulado inorgânico pode ser carbonato de cálcio moído (GCC) ou carbonato de cálcio precipitado (PCC), ou uma mistura de GCC e PCC. Noutra forma de realização, o material particulado inorgânico é um mineral naturalmente placóide, por exemplo, caulino. 0 material particulado inorgânico pode ser uma mistura de caulino e carbonato de cálcio, por exemplo, uma mistura de caulino e GCC, ou uma mistura de caulino e PCC, ou uma mistura de caulino, GCC e PCC.

Noutra forma de realização, a suspensão aquosa é tratada para remover pelo menos uma parte ou substancialmente toda a água para formar um produto parcialmente seco ou essencialmente completamente seco. Por exemplo, pelo menos cerca de 10% em volume da água na suspensão aquosa podem ser removidos da suspensão aquosa, por exemplo, pelo menos cerca de 20% em volume, ou pelo menos cerca de 30% em volume, ou pelo menos cerca de 40% em volume, ou pelo menos cerca de 50% em volume, ou pelo menos cerca de 60% em volume, ou pelo menos cerca de 70% em volume ou pelo menos cerca de 80% em volume ou pelo menos cerca de 90% em volume, ou pelo menos cerca de 100% em volume da água na suspensão aquosa podem ser removidos. Qualquer técnica adequada pode ser utilizada para remover água da suspensão aquosa incluindo, por exemplo, por drenagem assistida por gravidade ou vácuo, comi ou sem prensagem, ou por evaporação, ou por filtragem, ou por uma combinação destas técnicas. O produto parcialmente seco ou essencialmente completamente seco irá compreender celulose microfibrilada e material particulado inorgânico e quaisquer outros aditivos opcionais que podem ter sido adicionados à suspensão aquosa antes da secagem. O produto parcialmente seco ou essencialmente completamente seco pode ser armazenado ou embalado para venda, 0 produto parcialmente seco ou essencialmente completamente seco pode ser opcionalmente reidratado e incorporado em composições de produção de papel e outros produtos de papel, como descrito aqui.

Produtos de papel e processos para preparar os mesmos A suspensão aquosa compreendendo celulose microfibrilada e material particulado inorgânico pode ser incorporada em composições de produção de papel, que por sua vez podem ser utilizadas para preparar produtos de papel. 0 termo produto de papel, como utilizado em ligação com a presente invenção, deve ser compreendido como significando todas as formas de papel, incluindo cartão tal como, por exemplo, cartão revestido a branco e painéis de cartão, papelão, papel-cartão, cartão revestido, e outros semelhantes. Existem inúmeros tipos de papel, revestido ou não-revestido, que podem ser produzidos de acordo com a presente invenção, incluindo papel adequado para livros, revistas, jornais e outros semelhantes, e papéis de escritório. 0 papel pode ser calandrado ou super-calandrado conforme for apropriado; por exemplo papel de revista super-calandrado para impressão em rotogravura e em offset pode ser produzido de acordo com os presentes métodos. Papel adequado para revestimento de baixo peso (LWC), revestimento de médio peso (MWC) ou pigmentação acabada à máquina (MFP) pode também ser produzido de acordo com os presentes métodos.

Papel e cartão revestidos tendo propriedades de barreira adequadas para embalagem de alimentos e outros semelhantes podem também ser produzidos de acordo com os presentes métodos.

Num processo de produção de papel típico, a pasta contendo celulose é preparada por qualquer tratamento químico ou mecânico adequado, ou combinação destes, que são bem conhecidos na técnica. A pasta pode ser derivada de qualquer fonte adequada tal como madeira, gramíneas (e.g., cana-de-açúcar, bambu) ou desperdícios de tecido (e.g., desperdício têxtil, algodão, cânhamo ou linho). A pasta pode ser branqueada de acordo com processos que são bem conhecidos por aqueles peritos na técnica e os processos adequados para utilização na presente invenção são imediatamente evidentes. A pasta de celulose branqueada pode ser batida, refinada, ou ambos, até atingir uma freeness pré-determinada (indicada na técnica como freeness padrão do Canadá (CSF) em cm3) . Um caldo de papel adequado é então preparado a partir da pasta b a t i d a e b r a n qu e a d a. A composição para o fabrico de papel da presente invenção tipicamente compreende, para além da suspensão aquosa de celulose microfabrilada e material particulado inorgânico, caldo de papel e outros aditivos convencionais conhecidos na técnica. A composição para o fabrico de papel da presente invenção pode compreender até cerca de 50% em peso material particulado inorgânico derivado da suspensão aquosa compreendendo celulose no total de conteúdos secos da composição para o fabrico de papel. Por exemplo, a composição para o fabrico de papel pode compreender pelo menos cerca de 2% em peso, ou pelo menos cerca de 5% em peso, ou pelo menos cerca de 10% em peso, ou pelo menos cerca de 15% em peso, ou pelo menos cerca de 20% em peso, ou pelo menos cerca de 25% em peso, ou pelo menos cerca de 30% em peso, ou pelo menos cerca de 35% em peso, ou pelo menos cerca de 40% em peso, ou pelo menos cerca de 45% em peso, ou pelo menos cerca de 50% em peso, ou pelo menos cerca de 60% em peso, ou pelo menos cerca de 70% em peso, ou pelo menos cerca de 80% em peso de material particulado inorgânico derivado da suspensão aquosa compreendendo celulose microfibrilada e material particulado inorgânico com base no total de conteúdos secos da composição para o fabrico de papel. O material de celulose microfibrilada é caracterizado por uma inclinação da fibra desde cerca de 20 até cerca de 50, ou desde cerca de 25 até cerca de 40, ou desde cerca de 25 a 35, ou desde cerca de 30 até cerca de 40. A composição para o fabrico de papel pode também conter um auxiliar de retenção non-iónico, catiónico ou aniónico ou um sistema de retenção de microparticulas numa quantidade na gama de desde cerca de 0,1 até 2% em peso, com base no peso seco da suspensão aquosa compreendendo celulose microfibrilada e material particulado inorgânico. Pode também conter um agente de dimensionamento que pode ser, por exemplo, um dímero de alquilceteno de cadeia longa, uma emulsão de cera ou um derivado de ácido sucínico. A composição pode também conter um corante e/ou um agente de branqueamento óptico. A composição pode também compreender auxiliares de resistência secos e húmidos tais corno, por exemplo, amido ou copolimeros de epicloridrina.

De acordo com o oitavo aspecto descrito acima, a presente invenção é direccionada a um processo para produção de um produto de papel compreendendo: (i) obter ou preparar um substrato fibroso compreendendo celulose na forma de uma pasta adequada para a produção de um produto de papel; (ii) preparar uma composição para o fabrico de papel a partir da pasta na etapa (i) , a suspensão aquosa desta invenção compreendendo celulose microfibrilada e material particulado inorgânico, e outros aditivos opcionais (tais como, por exemplo, um auxiliar de retenção, e outros aditivos tal como aqueles descritos acima); e (iii) formar um produto de papel a partir dessa mesma composição para o fabrico de papel. Como foi observado acima, a etapa de formar uma pasta pode acontecer num vaso de moagem ou num homogeneizador através de adição do substrato fibroso compreendendo celulose num estado seco, por exemplo, na forma de fibras ou desperdício de papel seco, directamente ao vaso de moagem. 0 ambiente aquoso no vaso de moagem ou homogeneizador vai então facilitar a formação de uma pasta.

Numa forma de realização, um componente de enchimento adicional (i.e., um componente de enchimento além do material particulado inorgânico que é moído em conjunto com o substrato fibroso compreendendo celulose) pode ser adicionado à composição para o fabrico de papel preparada na etapa (ii), Exemplos de componentes de enchimento são PCC, GCC, caulino, ou misturas destes. Um exemplo de PCC é PCC escalenoédríco. Numa forma de realização, a razão em peso do material particulado inorgânico em relação ao componente de enchimento adicional na composição para o fabrico de papel é desde cerca de 1:1 até cerca de 1:30, por exemplo, desde cerca de 1:1 até cerca de 1:20, por exemplo, desde cerca de 1:1 até cerca de 1:15, por exemplo desde cerca de 1:1 até cerca de 1:10, por exemplo desde cerca de 1:1 até cerca de 1:7, por exemplo, desde cerca de 1:3 até cerca de 1:6, ou cerca de 1:1, ou cerca de 1:2, ou cerca de 1:3, ou cerca de 1:4, ou cerca de 1:5. Produtos de papel produzidos a partir de tais composição de produção de papel podem apresentar resistência superior em comparação com produtos de papel compreendendo apenas material particulado inorgânico, tal como por exemplo PCC, como enchimento. Produtos de papel produzidos a partir de tais composições de produção de papel podem apresentar resistência superior em comparação com um produto de papel em que o material particulado inorgânico e um substrato fibroso compreendendo celulose são preparados (e.g., moidos) separadamente e são misturados para formar uma composição de produção de papel. Igualmente, produtos de papel preparados a partir de uma composição para o fabrico de papel de acordo com a presente invenção podem apresentar uma resistência que é comparável aos produtos de papel compreendendo menos material particulado inorgânico. Por outras palavras, produtos de papel podem ser preparados a partir de uma composição de produção de papel de acordo com a presente invenção a cargas de enchimento mais elevadas sem perda de resistência.

Os passos na formação de um produto de papel final a partir de uma composição para o fabrico de papel são convencionais e bem conhecidos na técnica e geralmente compreendem a formação de folhas de papel tendo um peso base alvo, dependendo no tipo de papel a ser produzido.

Benefícios económicos adicionais podem ser alcançados através de métodos da presente invenção em que o substrato de celulose para preparar a suspensão aquosa pode ser derivado da mesma pasta de celulose formada para fazer a composição para o fabrico de papel e o produto de papel final. Assim, e de acordo com o nono aspecto descrito acima, a presente invenção é direccionada a um processo integrado para produzir um produto de papel compreendendo: (i) obter ou preparar um substrato fibroso compreendendo celulose na forma de uma pasta adequada para a produção de um produto de papel; (ii) microfibrilação de uma parte do referido substrato fibroso compreendendo celulose de acordo com o primeiro aspecto da invenção para preparar uma suspensão aquosa compreendendo celulose microfibrilada e material particulado inorgânico; (iii) preparar uma composição para o fabrico de papel a partir da pasta na etapa (i) , a suspensão aquosa na etapa (ii), e outros aditivos opcionais; e (iv) formar um produto de papel a partir da composição para o fabrico de papel referida.

Assim, como o substrato de celulose para preparar a suspensão aquosa já terá sido preparado com o intuito de fazer as composições de produção de papel, a etapa de formar a suspensão aquosa não requer necessariamente uma etapa separada de preparação do substrato fibroso compreendendo celulose.

Surpreendentemente descobriu-se que produtos de papel preparados utilizando a suspensão aquosa da presente invenção exibem propriedades mecânicas e físicas melhoradas enquanto ao mesmo tempo permitem que o material particulado inorgânico seja incorporado a níveis de carga relativamente elevados. Assim, papéis melhorados podem ser preparados a custo relativamente inferior. Por exemplo, descobriu-se que produtos de papel preparados a partir de composições de produção de papel compreendendo a suspensão aquosa da presente .invenção demonstram retenção do enchimento de material particulado inorgânico melhorada em comparação com produtos de papel que não contenham qualquer celulose mícrofibrílada. Descobriu-se que produtos de papel preparados a partir de composições de produção de papel compreendendo a suspensão aquosa da presente invenção demonstram resistência ao rebentamento e resistência à tracção melhoradas. Também, descobriu-se que a incorporação da celulose microfibrilada reduz a porosidade em comparação com papel compreendendo a mesma quantidade de enchimento mas nenhuma celulose microfibrilada. Isto é vantajoso pois um elevado nível carga de enchimento está geralmente associado com valores de porosidade relativamente elevados e prejudicam a capacidade de impressão.

Composição para papel revestido e processo de revestimento A suspensão aquosa da presente invenção pode ser utilizada como uma composição de revestimento sem a adição de mais aditivos. No entanto, opcionalmente, uma pequena quantidade de espessante tal como carboximetilato de celulose ou espessantes acrílicos expansíveis alcalinos ou espessantes associados podem ser adicionados. A composição de revestimento de acordo com a presente invenção pode conter um ou mais componentes adicionais opcionais, se desej ado. Tais componentes adicionais, quando presentes, são adequadamente seleccionados de aditivos conhecidos para composições de revestimento de papel. Alguns destes aditivos opcionais podem fornecer mais do que uma função na composição de revestimento. Exemplos de classes de aditivos opcionais conhecidos são como segue: (a) um ou mais pigmentos adicionais: as composições aqui descritas podem ser utilizadas como pigmentos únicos nas composições de revestimento de papel, ou podem ser utilizadas era conjunto cora ura outro ou cora outros pigmentos conhecidos, tal como, por exemplo, sulfato de cálcio, branco acetinado, e o designado "pigmento plástico". Quando é utilizada uma mistura de pigmentos, o conteúdo total de sólidos no pigmento está preferencialmente presente na composição numa quantidade de pelo menos cerca de 75%p do peso total dos componentes secos da composição de revestimento; (b) um ou mais agentes de aglutinação ou de co~ aglutinação: por exemplo, látex, que pode, opcionalmente, estar carboxilado, incluindo: uma borracha de látex de estireno-butadieno; um polímero de látex acrílico; um látex de acetato de polivinilo; ou um copolímero de látex e estireno acrílico, derivados de amido, carboxirrietilato de sódio de celulose, álcool polivinílico, e proteínas; (c) um ou mais agentes de reticulação: por exemplo, em níveis de até cerca de 5% em peso; e.g., glioxais, resinas de melamina formaldeído, carbonatos de amónio zircónio; um ou mais aditivos de melhoria de remoção a seco ou a húmido: e.g., em níveis até cerca de 2% em peso, e.g., resina de melamina, emulsões de polietileno, ureia formaldeído, melamina formaldeído, poliamida, estearato de cálcio, anidrido maleico de estireno e outros; um ou mais aditivos para melhoria à abrasão a seco ou a húmido e resistência à abrasão: e.g., em níveis até cerca de 2% em peso, e.g., resinas à base de glioxal, polietilenos oxidados, resinas de melamina, ureia formaldeido, melamina formaldeido, cera de polietileno, estearato de cálcio e outros; ura ou mais aditivos de resistência à água: e.g., em níveis até cerca de 2% em peso, e.g., polietilenos oxidados, resina cetóníca, látex aniónico, poliuretano, SMA, glioxal, resina de melamina, ureia formaldeido, melamina formaldeido, poliamida, glioxais, estearatos e outros materiais comercialmente disponíveis para esta função; (d) um ou mais auxiliares de retenção de água: por exemplo, em níveis até cerca de 2% em peso, e.g., carboximetilato de sódio celulose, hidroxietilato de celulose, PVOH (álcool polivinílico) , amidos, proteínas, poliacrilatos, gomas, alginatos, poliacrilamida bentonita e outros produtos comercialmente disponíveis vendidos para tais aplicações; (e) um ou mais modificadores de viscosidade e./ou espessantes: por exemplo, em níveis até cerca de 2% em peso; e.g., espessantes associativos acrílicos, poliacrilatos, emulsão de copolímeros, dicianamida, trióis, éter de polioxietileno, ureia, óleo de rícino sulfatado, polivinilo pirrolidona, CMC (carboximetilato de celuloses, por exemplo carboximetilato de celulose sódio), alginato de sódio, goma de xantana, silicato de sódio, copolímeros do ácido acrílico, HMC (hidroximetilato de celuloses), HEC (hidroxietilato de celuloses) e outros; (f) um ou mais auxiliares de lubrificação/calandragem: por exemplo, era uiveis até cerca de 2% em peso, e.g., estearato de cálcio, estearato de amónio, estearato de zinco, emulsões de cera, ceras, dímero de alquilo ceteno, glicóis; um ou mais aditivos de resistência do brilho da tinta: e.g., em níveis até cerca de 2% em peso, e.g., polietilenos oxidados, emulsões de polietileno, ceras, caseína, goma de guar, CMC, HMC, estearato de cálcio, estearato de amónio, alginato de sódio e outros; (g) um ou mais dispersant.es: o dispersante é um aditivo químico capaz, quando presente numa quantidade suficiente, de actuar sobre as partículas do material particulado inorgânico para prevenir ou restringir efectivamente a floculação ou aglomeração das partículas numa extensão desejada, de acordo com requisitos normais de processamento. 0 dispersante pode estar presente em níveis até cerca de 1% em peso, e inclui, por exemplo, polieletrólitos tal como poliacrilatos e copolímeros contendo vários poliacrilatos, em especial sais de poliacrilato (e.g., sódio e alumínio opcionalmente com um fosfato de sódio condensado do grupo II, tensioactívos não iónicos, alcanolamina e outro reagentes habitualmente utilizados para esta função. 0 dispersante pode, por exemplo, ser seleccionado de materiais dispersantes convencionais habitualmente utilizados no processamento e na moagem de materiais particurados inorgânicos. Tais dispersantes serão b e m re c o nh e c i do s p e 1 o per i t o s n a t é cn ic a, S ã o ge r a1me n t e sais solúveis em água capazes de fornecer espécies aniónicas que nas suas quantidades eficazes podem adsorver na superfície das partículas inorgânicas e assim inibir a agregação das partículas. Os sais não solvatados incluem adequadamente catiões de metal alcalino tal como sódio. A solvatação pode em alguns casos ser assistida ao tornar a suspensão aquosa ligeiramente alcalina. Exemplos de dispersantes adequados incluem: fosfatos condensados solúveis em água, e.g., sais de polimetafosfato [forma general dos sais de sódio: (NaPOs) x] tal como metaf osfato tetrassódico ou designado por "hexametafosfato de sódio” (sal de Graham); sais de ácidos polissilícicos solúveis em água; polieletrólitos; sais de homopolímeros ou copolímeros de ácido acrílico ou ácido metacrílico, ou sais de polímeros de outros derivados do ácido acrílico, tendo adequadamente uma massa molecular média em peso inferior a cerca de 20.000. Hexametafosfato de sódio e poliacrilato de sódio, o último tendo adequadamente uma massa molecular média em peso na gama de cerca de 1.500 até cerca de 10.000, são especialmente 'PI? Θ f ΘI? í d O S r (h) um ou mais agentes anti-espuma e agentes que retiram a espuma: por exemplo, em níveis até cerca de 1% em peso, e.g., misturas de tensioactivos, fosfato de tributilo, ésteres gordo de polioxietileno mais álcoois gordos, sabões de ácidos gordos, emulsões de silicone e outras composições contendo silicone, ceras e particulados inorgânicos em óleo mineral, misturas de hidrocarbonetos emulsionados e outro compostos vendidos comercialmente para levar a cabo esta função; (i) um ou mais agentes de branqueamento ópticos (OBA) e agentes de branqueamento fluorescente (FWA): por exemplo, em niveis até cerca de 1% em -peso, e.g., derivados estilbeno; (j) um ou mais corantes: por exemplo, em níveis até cerca de 0,5% em peso; (k) um ou mais agentes biocidas/de controlo cia deterioração: por exemplo, em níveis até cerca de 1% em peso, e.g., bíocidas oxídantes tal como cloro gasoso, dióxido de cloro gasoso, hipoclorito de sódio, hipobromito de sódio, hidrogénio, peróxido, óxido peracético, brometo de amónio/hipoclorito de sódio, ou biocidas não oxídantes tal como GLUT (Glutaraldeido, CAS No 90045-36-6), ISO (CIT/MIT) (Isotíazolinona, CAS No 55956-84-9 & 96118-96-6), ISO (BIT/MIT) (Isotíazolinona), ISO (BIT) (Isotíazolinona, CAS No 2634-33-5), DBNPA, BNPD (Bronopol), NaOPP, CARBAMATO, TIONA (Dazomet),EDDM - dimetanol (O-formal), HT - Triazina (N-formal), THPS - tetraquis (O-formal), TMAD - diureia (N-formal), metaborato, dodecilbeneno sulfonato de sódio, tiocianato, organossulfureto, benzoato de sódio e outros compostos vendidos comercialmente para esta função, e.g., a gama de polímeros biocidas vendidos pela Nalco; (l) um ou mais auxiliares de igualização e nivelamento: por exemplo, em níveis até cerca de 2% em peso, e.g., poliol não íónico, emulsões de polietileno, ácido gordo, derivados de ésteres e álcool, óxido de álcool/etileno, estearato de cálcio e outros compostos vendido comercialmente para esta função; (m) um ou mais aditivos de resistência à gordura e óleo: por exemplo, em níveis até cerca de 2% em peso, e.g., polietilenos oxidados, látex, SMA (anidrido maleico de estireno), poliamida, ceras, alginato, proteína, CMC, e HMC.

Qualquer um dos aditivos e tipos de aditivos acima podem ser utilizados sozinhos ou em mistura entre si e com outros aditivos, se desejado.

Para todos os aditivos acima, as percentagens em peso citadas são com base no peso seco do material particulado inorgânico (100%) presente na composição. Onde aditivo está presente numa quantidade mínima, a quantidade mínima pode ser cerca de 0,01% em peso com base no peso seco de pigmento. 0 processo de revestimento é levado a cabo utilizando técnicas padrão que são bem conhecidas por peritos. O processo de revestimento pode também envolver calandragem ou super-calandragem do produto revestido. Métodos cie revestimento de papel e outros materiais em folha, e aparelhos para realizar tais métodos, são amplamente publicados e bem conhecidos. Tais métodos e aparelhos conhecidos podem convenientemente ser utilizados para preparar papel revestido. Por exemplo, existe uma revisão de tais métodos publicada em Pulp and Paper International, Maio 1994, página 18 et seq. As folhas podem ser revestidas na máquina de formação de folhas, i.e., "na máquina," ou "fora da máquina" num aplicador ou máquina de revestimento. A utilização de composições com elevado conteúdo de sólidos é desejada no método de revestimento pois deixa menos água para evaporar posteriormente. No entanto, como é bem conhecido na técnica, o nível de sólidos não deverá ser tão elevado que problemas de alta viscosidade e nivelamento sejam introduzidos. Os métodos de revestimento poclem ser realizados utilizando um aparelho compreendendo (i) uma aplicação para aplicar a composição de revestimento ao material a ser revestido e (ii) um aparelho de medição para garantir que um nível correcto de composição de revestimento é aplicado. Quando um excesso de composição de revestimento é aplicado ao aplicador, o aparelho de medição está posterior a este. Alternativamente, a quantidade correcta de composição de revestimento pode ser aplicada ao aplicador pelo aparelho de medição, e.g., como uma prensa de filme. Nos pontos de aplicação e medição do revestimento, a rede de apoio de papel varia desde um rolo de suporte, e.g., através de um ou dois aplicadores, até nada (i.e., só tensão) . 0 tempo durante o qual o revestimento está em contacto com o papel antes do excesso ser finalmente removido é o tempo de espera - e este pode ser curto, longo ou variável. 0 revestimento é normalmente adicionado por uma cabeça de revestimento numa estação de revestimento. De acordo com a qualidade desejada, os tipos de papel são não revestidos, revestidos uma única vez, duplamente revestidos e até triplamente revestidos. Quando se fornece mais do que um revestimento, o revestimento inicial (pré-revestimento) pode ter uma formulação mais económica e opcionalmente um pigmento mais grosso na composição de revestimento. Um aplicador que está a aplicar revestimento em cada lado do papel terá duas ou quatro cabeças de revestimento, dependendo no número de camadas de revestimento aplicadas em cada lado. A maioria das cabeças de revestimento cobrem apenas um lado de cada vez, mas alguns aplicadores de rolo (e.g., prensas de filme, gate rolls, e prensas de colagem) revestem ambos os lados numa só passagem.

Exemplos de aplicadores de revestimento conhecidos que podem ser utilizados incluem, sem limitações, aplicadores de lâmina de ar, aplicadores de lâmina, aplicadores de haste, aplicadores de barras, aplicadores de cabeça múltipla, aplicadores de rolo, aplicadores de rolo ou lâmina, aplicadores de molde, aplicadores de laboratório, aplicadores de gravura, aplicadores por contacto, sistemas de aplicação de líquido, aplicadores de rolo reverso, aplicadores em cortina, aplicadores por vaporização e aplicadores por extrusão.

Pode ser adicionada água aos sólidos compreendendo a composição de revestimento para criar uma concentração de sólidos que é preferida tal que, quando a composição é utilizada para revestir uma folha a um peso de revestimento alvo desejado, a composição tem uma reologia que é a adequada para permitir que a composição seja revestida com uma pressão (i.e., uma pressão de lâmina) de entre 1 e 1,5 bar. A calandragem é um processo bem conhecido em que a suavidade e o brilho do papel são melhorados e o volume é reduzido por passagem de uma folha de papel revestida entre as pinças da calandra ou rolos uma ou mais vezes. Normalmente, rolos revestidos de elastómetros são utilizadas para pressionar composições com teor elevado de sólidos. Uma temperatura elevada pode ser utilizada. Uma ou mais (e.g., até cerca de 12, ou por vezes mais) passagens através das pinças podem ser aplicadas.

Produtos de papel revestido preparados de acordo com a presente invenção e que contêm agente de branqueamento óptico no revestimento podem apresentar um brilho como medido de acordo com Padrão ISO 1 1475 que é pelo menos 2 unidades superior, por exemplo pelo menos 3 unidades superior em comparação com um produto de papel revestido que não compreenda celulose microfibrilada que tenha sido preparado de acordo com a presente invenção. Produtos de papel revestido preparados de acordo com a presente invenção podem apresentar uma suavidade Parker Print Surf medida de acordo com o padrão ISO 8971-4 (1992) que é peio menos 0,5 μη mais lisa, por exemplo pelo menos cerca de 0,6 pm mais lisa, ou pelo menos cerca de 0,7 μτη mais suave em comparação com um produto de papel revestido que não compreenda celulose microfibrilada que tenha sido preparada de acordo com a presente invenção.

Para evitar dúvidas, o presente pedido de publicação é dirigido ao assunto descrito nos seguintes par á g r a f o s nu mer a d o s: 1. Um produto de papel compreendendo uma composição para papel revestido incluindo uma composição co-processada de celulose microf .ibrilada e material particulado inorgânico, em que o produto de papel tem: i) uma primeira resistência à tracção superior à segunda resistência à tracção do produto de papel compreendendo a composição para papel revestido desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico; ii) uma primeira resistência à ruptura superior à segunda resistência à ruptura do produto de papel compreendendo a composição para papel revestido desprovida da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico; e/ou iii) um primeiro brilho superior ao segundo brilho do produto de papel compreendendo a composição para papel revestido desprovida da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico e/ou iv) uma primeira resistência ao rebentamento superior à segunda resistência ao rebentamento do produto de papel compreendendo a composição para papel revestido desprovida da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico; e/ou v) um primeiro coeficiente de dispersão da luz pela folha superior ao segundo coeficiente de dispersão da luz pela folha do produto de papel compreendendo a composição para papel revestido desprovida da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico; e/ou vi) uma primeira porosidade inferior que a segunda porosidade do produto de papel compreendendo a composição para papel revestido desprovida da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico. 2. 0 produto de papel do parágrafo 1, era que a composição para papel revestido compreende um revestimento funcional para embalagens de líquidos, revestimentos de barreira, ou aplicações de placas electrónicas impressas. 3. 0 produto de papel do parágrafo 1 ou 2, também compreendendo um segundo revestimento compreendendo um polímero, um metal, uma composição aquosa, ou uma combinação destes. 4. 0 produto de papel dos parágrafos 1, 2 ou 3, também tendo uma primeira taxa de transferência de vapor de água (MVTR) superior à segunda MVTR do produto de papel compreendendo a composição para papel revestido desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico. 5. 0 produto de papel de qualquer um dos parágrafos 1-4, em que o papel compreende desde cerca de 25%p até cerca de 35%p da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico.

Microfibrilação na ausência de material particulado inorgânico triturável

Num outro aspecto, a presente invenção é direccionada a um método para a preparação de uma suspensão a qu o s a c o mp reende n d o c e 1 u 1 o s e rn i c r o f i b r i 1 a d a, c o mp r e e n de n d o o método uma etapa de microfibrilação de um substrato fibroso compreendendo celulose num ambiente aquoso através da moagem na presença de um meio de moagem que é para ser removido após a conclusão da moagem, em que a moagem é realizada num moinho de torre ou um moinho rastreador, e em que a moagem é levada a cabo na ausência de material particulado inorgânico triturável.

Um material particulado inorgânico triturável é um material que seria moldo na presença de um meio de moagem. 0 meio de moagem particulado pode ser de um material natural ou sintético. 0 meio de moagem pode, por exemplo, compreender bolas, esferas ou grânulos de qualquer mineral duro, cerâmico ou material metálico. Tais materiais podem incluir, por exemplo, alumina, zircónia, silicato de zircónio, silicato de alumínio ou o material rico em mulita que é produzido pela calcinação de argila caulinítica a uma temperatura na gama de desde cerca de 1300°C até cerca de 1800°C. Por exemplo, em algumas formas de realização um meio de moagem Carbolite® é preferido. Alternativamente, partículas de areia natural de um tamanho de partícula adequado podem ser utilizadas.

Geralmente, o tipo de e o tamanho de partícula de um meio de moagem a ser seleccionado para utilização na invenção pode estar dependente das propriedades, tais como, e.g., o tamanho cie partícula de, e da composição química da, suspensão cie alimentação do material a ser moído. Preferencialmente, o meio de moagem particulado compreende partículas tendo um diâmetro médio na gama de desde cerca cie 0,5 mm até cerca de 6 mm. Numa forma de realização, as partículas têm um diâmetro médio de pelo menos cerca de 3 mm. O meio de moagem pode compreender partículas tendo uma gravidade específica cie pelo menos cerca cie 2,5. O meio de moagem pode compreender partículas tendo uma gravidade específica de pelo menos cerca de 3, ou pelo menos cerca de 4, ou pelo menos cerca de 5, ou pelo menos cerca de 6. O meio cie moagem (ou meios) pode (m) estar presente(s) numa quantidade até cerca de 70% em volume da carga. Os meios de moagem podem estar presentes numa quantidade de pelo menos cerca de 10% em volume da carga, por exemplo, pelo menos cerca de 20% em volume da carga, ou pelo menos cerca de 30% em volume da carga, ou pelo menos cerca de 40% em volume da carga, ou pelo menos cerca de 50% em volume da carga, ou pelo menos cerca de 60% em volume da carga. O substrato fibroso compreendendo celulose pode ser microfibrilado para obter celulose microfibrilada tendo um dbo variando desde cerca de 5 pm até cerca de 500 pm, como medido por dispersão de luz laser. O substrato fibroso compreendendo celulose pode ser microfibrilado para obter celulose microfibrilada tendo um dso igual a ou inferior a cerca de 400 pm, por exemplo igual a ou inferior a cerca de 30 0 pm, ou igual a ou inferior a cerca de 200 μια,, ou igual a ou inferior a cerca de 150 μτη, ou igual a ou inferior a cerca de 125 pm, ou igual a ou inferior a cerca de 100 pm, ou igual a ou inferior a cerca de 90 pm, ou igual a ou inferior a cerca de 80 pm, ou igual a ou inferior a cerca de 70 pm, ou igual a ou inferior a cerca de 60 pm, ou igual a ou inferior a cerca de 50 pm, ou igual a ou inferior a cerca de 40 pm, ou igual a ou inferior a cerca de 30 pm, ou igual a ou inferior a cerca de 2 0 pm, ou igual a ou inferior a cerca de 10 pm. O substrato fibroso compreendendo celulose pode ser microfibrilado para obter celulose microfibrilada tendo um tamanho modal de partículas de fibra variando desde cerca de 0,1 - 500 pm, como medido por dispersão de luz laser. O substrato fibroso compreendendo celulose pode ser m 1 c r o f i b r11ado n a presen ç a p a r a ob t e r c e1u1o s e microfibrilada tendo um tamanho de partículas de fibra modal de pelo menos cerca de 0,5 pm, por exemplo pelo menos cerca de 10 pm, ou pelo menos cerca de 50 pm, ou pelo menos cerca de 100 pm, ou pelo menos cerca de 150 pm, ou pelo menos cerca de 200 pm, ou pelo menos cerca de 300 pm, ou pelo menos cerca de 400 pm. 0 substrato fibroso compreendendo celulose pode ser microfibrilado para obter celulose microfibrilada tendo uma inclinação de fibra igual a ou superior a cerca de 10 a 50, como medido por Malvern (dispersão de luz laser) . A inclinação da fibra (i.e., a inclinação da distribuição de tamanho de partícula das fibras) é determinada pela seguinte f 6 rmu1a:

mais em particular, a inclinação da fibra da celulose microfibrilada pode ser desde cerca de 25 até cerca de 40, ou desde cerca de 25 até cerca de 35, ou desde cerca de 30 até cerca de 40.

Numa forma de realização, o vaso de moagem é um moinho de torre. O moinho de torre pode compreender uma zona quiescente acima de uma ou mais zonas de moagem. Uma zona quiescente é uma região localizada em direcção ao topo do interior de um moinho de torre em que é levada a cabo uma moagem mínima ou nenhuma e compreende celulose microfibrilada e material particulado inorgânico. A zona quiescente é uma região em que as partículas do meio de moagem sedimentam para uma ou mais das zonas de moagem do moinho de torre. O moinho de torre pode compreender um classificador acima de uma ou mais zonas de moagem. Numa forma de realização, o classificador está montado no topo e localizado adjacente a uma zona quiescente. 0 classificador pode ser a hicirociclone. 0 moinho de torre pode compreende um rastreador acima de uma ou mais zonas de moagem. Numa forma de realização, um rastreador está localizado adjacente a uma zona quiescente e/ou um classificador. 0 rastreador pode ser dimensionado para separar um meio de moagem do produto em suspensão aquosa compreendendo celulose microfibrilada e para melhorar a sedimentação do meio de moagem.

Numa forma de realização, a moagem realizada sob condições de fluxo de pistão. Sob condições de fluxo de pistão o fluxo através da torre é tal que há uma mistura limitada dos materiais de moagem através da torre. Isto significa que em pontos diferentes ao longo do comprimento do moinho de torre a viscosidade do ambiente aquoso irá variar conforme diminui a espessura da celulose microfibrilada. Assim, com efeito, a região de moagem no moinho de torre pode ser considerada como compreendendo uma ou mais zonas de moagem que têm uma viscosidade característica. Um perito na técnica irá compreender que não existe um limite bem definido entre zonas de moagem adjacentes no que diz respeito à viscosidade.

Numa forma de realização, é adicionada água na parte superior do moinho próximo da zona quiescente ou o classificador ou o rastreador acima de uma ou mais zonas de moagem para reduzir a viscosidade da suspensão aquosa compreendendo celulose microfibrilada nessas zonas no moinho. Ao diluir o produto de celulose microfibrilada nesse ponto no moinho verificou-se que a prevenção da transferência do meio de moagem para a zona quiescente e/ou o classificador e/ou o rastreador é melhorada. Também, a mistura limitada através da torre permite o processamento para conteúdo de sólidos mais elevado diminuindo para baixo na torre e diluído na parte superior com refluxo limitado da água de diluição para baixo da torre para uma ou mais zonas de moagem. Qualquer quantidade de água adequada que seja eficaz para diluir a viscosidade da suspensão aquosa do produto compreendendo celulose microfibrilada pode ser adicionada. A água pode ser adicionada continuamente durante o processo de moagem, ou a intervalos regulares, ou a intervalos irregulares.

Noutra forma de realização, pode ser adicionada água a uma ou mais zonas de moagem via um ou mais pontos de injecção de água posicionados ao longo do comprimento do moinho de torre, estando o ou cada um dos pontos injecção de água localizado numa posição que corresponde a uma ou mais zonas de moagem. Vantajosamente, a capacidade de adicionar água a vários pontos ao longo da torre permite também ajustar as condições da moagem em qualquer uma ou em todas as posições ao longo do moinho. 0 moinho cie torre pode compreender um eixo do impulsor vertical equipado com vários discos de rotor do impulsor ao logo do comprimento deste. A acção dos discos de rotor do impulsor cria uma série de zonas discretas de moagem ao longo do moinho.

Noutra forma de realização, a moagem é realizada num moinho rastreador, preferencialmente um detritor de agitação de meios. 0 moinho rastreador pode compreender um ou mais rastreador(s) tendo um tamanho nominal de abertura de pelo menos cerca cie 250 pm, por exemplo, o um ou mais rastreadores podem ter um tamanho nominal de abertura de pelo menos cerca de 30 0 pm, ou pelo menos cerca de 350pm, ou pelo menos cerca de 400 μιτι, ou pelo menos cerca de 450 μη, ou pelo menos cerca cie 500 pm, ou pelo menos cerca de 550 pm, ou pelo menos cerca de 60 0 pm, ou pelo menos cerca de 650 prn, ou pelo menos cerca de 700 pm, ou pelo menos cerca de 750 pm, ou pelo menos cerca de 800 prn, ou pelo menos cerca de 850 pm, ou a ou pelo menos cerca de 900 prn, ou pelo menos cerca cie 1000 prn.

Os tamanhos do rastreador apresentados imediatamente acima são aplicáveis ao moinho cie torre das formas de realização descritas acima.

Como descrito acima, a moagem é realizada na presença cie um meio de moagem. Numa forma de realização, o meio de moagem são meios grosseiros compreendendo partículas tendo um diâmetro médio na gama de desde cerca de 1 mm até cerca de 6 mim, por exemplo cerca de 2 mm, ou cerca de 3 mm, ou cerca de 4 mm, ou cerca de 5 mm.

Noutra forma de realização, o meio de moagem tem uma gravidade específica de pelo menos cerca de 2,5, por exemplo, peio menos cerca de 3, ou pelo menos cerca de 3,5, ou pelo menos cerca de 4,0, ou pelo menos cerca de 4,5, ou pelo cerca de 5,0, ou pelo menos cerca de 5,5, ou pelo menos cerca de 6,0.

Conforme descrito acima, o meio de moagem (ou modo) pode estar numa quantidade até cerca de 7 0% em volume da carga. O meio de moagem pode estar presente numa quantidade de pelo menos cerca de 10% em volume da carga, por exemplo, pelo menos cerca de 20% em volume da carga, ou pelo menos cerca de 30% em volume da carga, ou pelo menos cerca de 40% em volume da carga, ou pelo menos cerca de 50% em volume da carga, ou pelo menos cerca de 60% em volume da carga.

Por "carga" entende-se a composição que é a alimentação que alimenta o vaso de moagem. A carga inclui água, um meio de moagem, o substrato fibroso compreendendo celulose e quaisquer outros aditivos opcionais (além dos aqui descritos). A utilização de meios relativamente grosseiros e/ou densos tem a vantagem de taxas de sedimentação melhoradas (mais rápidas) e transporte de meios reduzido através da zona quiescente e/ou classificador e/ou rastreador fes) .

Uma outra vantagem na utilização de rastreadores relativamente grosseiros é que meios de moagem relativamente grosseiros ou densos podem ser utilizados na etapa de microfibrilação. Além disso, a utilização de rastreadores relativamente grosseiros (i. e., tendo uma abertura nominal de pelo menos cerca de 250 um) permite que um produto relativamente alto em sólidos seja processado e removido do triturador, o que permite que uma alimentação relativamente alta em sólidos (compreendendo substrato fibroso compreendendo celulose e material particulado inorgânico) seja processada num processo economicamente viável. Como discutido abaixo, verificou-se que um alimentação tendo um alto conteúdo inicial de sólidos é desejável em termos de suficiência energética. Além disso, foi também descoberto que o produto produzido (a uma dada energia) com um conteúdo baixo em sólidos tem uma distribuição de tamanho de partícula mais grosseira.

Como discutido na secção de "Antecedentes" acima, a presente invenção procura abordar o problema de preparar celulose microfibrilada economicamente numa escala industrial,

Assim, de acordo com uma forma de realização, o substrato fibroso compreendendo celulose está presente no ambiente aquoso com um conteúdo inicial de sólidos de pelo menos cerca de 1 %p. 0 substrato fibroso compreendendo celulose pode estar presente no ambiente aquoso com um conteúdo inicial de sólidos de pelo menos cerca de 2%p, por exemplo pelo menos cerca de 3%p, ou pelo menos cerca de 4%p. Tipicamente 0 conteúdo inicial de sólidos não será mais cio qu e cerca de 10 % p.

Noutra forma de realização, a moagem é realizada numa cascata de vasos de moagem, um ou mais dos quais pode compreender uma ou mais zonas de moagem. Por exemplo, o substrato fibroso compreendendo celulose pode ser moldo numa cascata de dois ou mais vasos de moagem, por exemplo, uma cascata de três ou mais vasos de moagem, uma cascata de quatro ou mais vasos de moagem, ou uma cascata de cinco ou mais vasos de moagem, ou uma cascata de seis ou mais vasos de moagem, ou uma cascata de sete ou mais vasos de moagem, ou uma cascata de três ou mais vasos de moagem, uma cascata de nove ou mais vasos de moagem em série, ou uma cascata compreendendo até dez vasos de moagem. A cascata de vasos de moagem pode estar ligada de forma operacional em séries ou paralelamente ou uma combinação de séries e paralelamente. A saída de e/ou a entrada para um ou mais dos vasos de moagem na cascata pode estar sujeita a uma ou mais etapas de ra st rei o e./ou uma ou ruais etapas de classificação, 0 total dei energia despendida num processo de microfibrilação poderá ser dividido igualmente ao longo de todos os vasos de moagem na cascata. Alternativamente, a entrada de energia pode variar entre alguns dos ou todos os vasos de moagem na cascata.

Um perito na técnica irá compreender que a energia despendida por vaso pode variar entre vasos na cascata dependendo na quantidade de substrato fibroso a ser microfibrilada em cada vaso, e opcionalmente a velocidade de moagem em cada vaso, a duração da moagem em cada vaso e o tipo do meio de moagem em cada vaso. As condições de moagem podem ser variadas em cada vaso na cascata de forma a controlar a distribuição de tamanho de partícula da celulose m i c r o f i b r i 1 a d a .

Numa forma de realização a moagem é realizada num circuito fechado. Noutra forma de realização, a moagem é realizada num circuito aberto.

Enquanto a suspensão de material a ser moído pode ser de uma viscosidade relativamente elevada, um agente de dispersão adequado pode preferencialmente ser adicionado à suspensão antes da moagem. 0 agente de dispersão pode ser, por exemplo, um condensado de fosfato solúvel em água, ácido polissilícico ou um sal deste, ou uru polieletrólito, por exemplo um sal de uru ácido poli (acrílico) ou de um ácido poli(metacrílico) solúvel em água tendo um valor médio de pelo molecular não superior a 80.000. A quantidade do agente de dispersão utilizado estaria geralmente na gama de desde 0,1 até 2,0% em peso, com base no peso do material sólido inorgânico particulado seco. A suspensão pode ser moída adequadamente a uma temperatura na gama de desde 4°C a 100 °C.

Outros aditivos que podem ser incluídos durante a etapa de microfibrilação incluem: carboximetilato de celulose, anfotérico carboximetilato de celulose, agentes oxidantes, 2,2,6,6-Tetrametilpiperidina-l-oxil (TEMPO) , derivados de TEMPO, e enzimas que degradam a madeira. O pH da suspensão da material a ser moído pode ser cerca de 7 ou superior a cerca de 7 (i. e., básica) , por exemplo, o pH da suspensão pode ser cerca de 8, ou cerca de 9, ou cerca de 10, ou cerca de 11. o pH da suspensão de material a ser moído pode ser inferior a cerca de 7 (i.e., acídico), por exemplo, o pH da suspensão pode ser cerca de 6, ou cerca de 5, ou cerca de 4, ou cerca de 3. O pH da suspensão de material a ser moído pode ser ajustado através da adição de uma quantidade apropriada de ácido ou base. Bases adequadas incluem hidróxidos metal alcalino, tal como, por exemplo NaOH. Outras bases adequadas são carbonato de sódio e amónia. Ácidos adequados incluem ácidos inorgânicos, tais como ácidos hidrocloridríco e sulfúrico, ou ácidos orgânicos. Um exemplo de um ácido é ácido ortofosfórico. A entrada de energia total num processo de moagem tipico para obter a composição de suspensão aquosa desejada pode tipicamente ser entre cerca de 100 e 150 0 kWht-1com base no peso total do enchimento inorgânico particulado seco. A entrada de energia total pode ser inferior a cerca de 1000 kWht'"1, por exemplo, inferior a cerca de 800 kWht"1, inferior a cerca de 600 kWht-1, inferior a cerca de 500 kWht"1, inferior a cerca de 400 kWht_1, inferior a cerca de 300 kWht-1, ou inferior a cerca de 200 kWht-i. Assim, os presentes inventores descobriram surpreendentemente que a pasta de celulose pode ser microfibrilada com consumos de energia relativamente baixo quando é moída em conjunto na presença de um material particulado inorgânico. Como será evidente, o total de consumo de energia por tonelada de fibra seca no substrato fibroso compreendendo celulose será inferior a cerca de 10.000 kWht"1, por exemplo, inferior a cerca de 9000 kWht-1, ou inferior a cerca de 8000 kWht-1, ou inferior a cerca de 7000 kWht-1, ou inferior a cerca de 6000 kWht"1, ou inferior a cerca de 5000 kWht-1, por exemplo inferior a cerca de 4000 kWht-Ι, inferior a cerca de 3000 kWht-1, inferior a cerca de 2000 kWht-1, inferior a cerca de 1500 kWht-1, inferior a cerca de 1200 kWht-1, inferior a cerca de 1000 kWht-1, ou inferior a cerca de 800 kWht-1. A entrada de energia total varia dependendo na quantidade de fibra seca no substrato fibroso a ser microfibrilado, e opcionalmente na velocidade de moagem e na duração de moagem. 0 procedimento seguinte pode ser utilizado para caracterizar a distribuição de tamanho de partículas de misturas de minerais (GCC ou caulino) e celulose microfibrilada fibras de pasta. carbonato de cálcio

Uma amostra de suspensão espessa moida em conjunto suficiente para dar 3 g de material seco é pesado e colocado dentro de um copo de laboratório, diluído para 60g com água desionizada, e misturada com 5 cm3 de uma solução de sódio poliacrilato de 1,5 w/v% activo. Mais água desionizada é adicionada com agitação para um peso de suspensão espessa final de 80 g. - caulino

Uma amostra de suspensão espessa molda em conjunto suficiente para dar 5 g é pesado e colocado dentro de um copo de laboratório, diluído para 60g com água desionizada, e misturada com 5 cm3 de uma solução de 1.0%p carbonato de sódio e 0,5%p hexametafosfato de sódio. Mais água desionizada é adicionada com agitação para um peso de suspensão espessa final de 80 g. A suspensão espessa é então adicionada em aliquotas de 1 cm3 a água na unidade de preparação de amostra ligado à Mastersizer S até que o nível ideai de obscurecimento seja exibido (normalmente 10 - 15%). O procedimento de análise de dispersão de luz é então levado a cabo. A gamai de instrumento seleccionado foi 300RF: 0,05-900, e o comprimento de feixe definido para 2,4 mm.

Para amostras moídas em conjunto contendo carbonato de cálcio e fibra o índice de refracção para carbonato de cálcio (1,596) é utilizado. Para amostras moídas em conjunto de caulino e fibra o P.l para caulino (1,52 95) é u t i1i z ado. A distribuição de tamanho de partícula é calculada a partir da teoria de Mie e dá o resultado como uma distribuição baseada no volume diferencial. A presença de dois picos distintos é interpretada como sendo resultado do mineral (pico mais fino) e da fibra (pico mais grosseiro). O pico mais fino de mineral é ajustado aos pontos de dados medidos e subtraído matematicamente da distribuição deixando o pico de fibra, que é convertido para uma distribuição cumulativa. De forma semelhante, o pico de fibra é subtraído matematicamente da distribuição original deixando o pico mineral, que é também convertido para uma distribuição cumulativa. Ambas estas curvas cumulativas podem então ser utilizadas para calcular o tamanho de partícula (ciso) e a inclinação da distribuição (dso/cbo x 100) médios. A curva diferencial pode ser utilizada para descobrir o tamanho modal de partícula for tanto as fracção minerais e de fibra.

Exemplos

*1M************»U*MUUUUUUUUM A não ser no caso de especificação em contrário, as propriedades do papel foram medidas de acordo com os seguintes métodos: • Resistência ao rebentamento: analisador de Messemer Buchnel rebentamento de acordo com SCAN P 24. • Resistência à tracção: analisador de tracção Testometrícs de acordo com SCAN P 16. • Porosidade de Bendtsen: Medida utilizando um analisador de porosidade Bendtsen Model 5 de acordo com SCAN P21, SCAN P60, BS 4420 e Tappi UM 535. • Volume: Isto é o volume específico da densidade aparente como medido de acordo com SCAN P7. • Brilho ISO: O brilho ISO das folhas como medido por meio de um medidor de brilho Elrepho Datacolour 3300 adaptado com um filtro No. 8 (comprimento de onda de 457nm), de acordo com ISO 2470: 1999 E. • Opacidade: A opacidade de uma amostra de papel é medida por meio de ura espectrofotómetro Elrepho Datacolor 3300 utilizando um comprimento de onda apropriado para medidas de opacidade. O método padrão de teste é o ISO 2471. Primeiro, uma medição da percentagem da luz incidente reflectída é feita com um conjunto de pelo menos dez folhas de papel sobre uma cavidade preta (Rinfinity). O conjunto de folhas é então substituído por uma única folha de papel, e uma segunda medição da percentagem de reflectância da folha única na cobertura preta é feita (R) . A percentagem de opacidade é então calculada a partir da fórmula: Percentagem opacidade = 100 x R/Rinfinity. • Resistência à ruptura: método TAPPI T 414 om-04 (resistência à ruptura interna do papel (método tipo-

Elmendorf)). • Resistência interna (direcção-z) utilizando um analisador de ligação de Scott de acordo com TAPPI T569, • Brilho: Pode ser utilizado o método TAPPI T 480 om-05 (Brilho especular de papel e cartão para 75 graus). » Dureza: O método de medida da dureza descrito em J. C. Husband, L.F.Gate, N.Norouzi, e D.Blair, "The Influence of kaolin shape factor on the Stiffness of Coated Paper", TAPPI Journal, Junho 2009, p. 12-17 (ver em particular a secção intitulada ""Experimental Methods") ; e J. C. Husband, J.S.Preston, L.F.Gate, A.Storer, e P.Creaton, "The Influence of Pigment Partícle Shape on the In-Plane tensile Strength Propertíes of Kaolin-based Coating Layers", TAPPI Journal, Dezembro 2006, p.3-8 (ver em particular a secção intitulada "Experimental Methods"). • L&W Resistência à flexão (força necessária para dobrar uma folha através de um dado ângulo em mN: medida de acordo com SCAN-P2 9:84. • Necessidade de catiões (ou carga aniónica): medida em Mutek PCD 03; amostras foram tituladas com Polidadmac (peso molecular médio de cerca de 60000) com cone. 1 mEq./L (adquirido de PTE AB/Selcuk Dõlen) . A mistura de pasta foi filtrada antes da determinação mas não as amostras de água branca. Antes do teste de amostra um teste de calibração é realizado para verificar o consumo aproximado de polieletrólito. Nos testes de amostras os polieletrólitos são dosados em lotes (cerca de 10 vezes) com intervalos de JU s . • Dispersão da luz pela folha e coeficientes de absorção são medidos utilizando dados de reflectância obtidos a do instrumento Elrepho: R inf = de reflectância do conjunto de 10 folhas, Ro = de reflectância de 1 folha sobre uma taça preta. Estes valores e a substância (girr2) da folha são introduzidos nas equações Kubelka - Munk descritos em "Paper Optics" por Nils Pauler, (publicado por Lorentzen e Wettre, ISBN 91-971 - 765-6-7), p. 29-36. * Retenção na primeira passagem é determinada com JO cL S 11 Cl iTl d Ç CL J de sólidos na caixa de entrada (HD) e no tabuleiro de água branca (WW) e é calculado de acordo com a seguinte fórmula: Retenção = [ (HBSóiidos - WWSóiid.os)/ΗΒεόΐίάοε] x 100 * Retenção de cinzas é determinada segundo os mesmos princípios como a retenção na primeira passagem, mas com base no peso do componente de cinzas na caixa de entrada (HB) e no tabuleiro de água branca (WW) , e é calculado de acordo com a seguinte fórmula: Retenção de cinzas = [ (HBCinzas

— WWcinzas/’ / HBcinzas ] X luO * índice de formação (PTS) é determinado utilizando o programa DOMAS desenvolvido por PTS de acordo com o método de medição descrito na secção 10-1 do seu manual, "DOMAS 2,4 User Guide"

Exemplo 1

Preparação de enchimento coprocessado - composição 1

Os materiais de partida para o trabalho de moagem consistem numa suspensão espessa de pasta (Pinheiro kraft nórdico branqueado) e um enchimento de carbonato de cálcio moido (GGC) , Intracarb 60™, compreendendo cerca de 60% em volume de partículas inferiores a 2 pm. A pasta foi misturada num Misturador Cellier com o GCC 'para dar uma adição nominal de 6% de pasta em peso. Esta suspensão, que era 26,5% em sólidos, foi então alimentada para um moinho de agitação de meios de 180 kW contendo um meio de moagem cerâmico (de King, 3 mm) com volume concentração média em volume de 50%. A mistura foi moída até que uma entrada de energia entre 2000 e 3000 kWht"1 (expressa para a pasta sozinha) tenha sido gasta e então a mistura pasta/mineral foi separada a partir do meio utilizando um rastreador de 1 mm. O produto tem um conteúdo em fibra (por .incineração) de 6,5%p, e um tamanho médio de fibra (D50) de 12 9 um como medido utilizando um Malvern Mastersízer S™. A inclinação psd da fibra (D30/D70 X 100) era de 31,7. - composição 2

A preparação deste enchimento seguiu o procedimento indicado na composição 1. A pasta foi misturada num Misturador Cellier com o Intracarb 60 para dar uma 20% de adição de pasta. Esta suspensão, que que tinha 10 - 11% de sólidos, foi então alimentada para um moinho de agitação de meios de 180 kW contendo um meio de moagem cerâmico (de King, 3 mm) para uma concentração média em volume de 50%. A mistura foi moída até que uma entrada de energia entre 2500 e 4000 kWht-1 {expressa na pasta sozinha) tenha sido gasta e então a mistura pasta/mineral foi separada a partir do meio utilizando um rastreador de 1 mm. 0 produto tinha um conteúdo em fibra (por incineração) de 19,7%p, e um tamanho médio de fibra (D50) de 79,7 pm como medido utilizando um Malvern Mastersizer S™. A inclinação psd da fibra (D30/D70 x 100) era de 29,3. Antes da adição à máquina de produção de papel o conteúdo em fibra foi reduzido a ll,4%p por combinação numa razão de aproximadamente 50/50 com GCC (Intracarb 60™). graggJ-o 2

Preparação da base de papel- lima mistura de 80% em peso de pasta de eucalipto (Sõdra Tofte) refinada para 27° SR a 4,5% de sólidos e 20% em peso de pasta kraft de fibra longa (Sõdra Monsteras) refinada para 26° SR a 3,5% sólidos foi preparada num equipamento à escala piloto. Esta mistura de pasta foi utilizada para preparar a bobina contínua de papel utilizando uma máquina de produção de papel à escala piloto funcionando a 800 mrnin-1. O material foi alimentado para o formador de rolo de fio duplo através de uma ranhura de 13 mm a partir de uma caixa de entrada UMV10. A gramagem alvo cio papel era 75 gnr2 e os níveis de enchimentos e carga são estabelecidos na Tabela 1.

Tabela 1. Propriedades da base de papel não revestido antes da calandragem

Uri sistema auxiliar de retenção de 2 componentes foi utilizado consistindo numa poliacrilamida catiónica, Percol 47NS™, (BASF) a uma dose de 300 - 380 gt_1 e numa bentonite de microparticulada, Hidrocol SH™ a 2 kg t-1. A secção de prensa consiste numa prensa de rolo de feltro duplo funcionando com uma carga linear de 10 kN mc1 seguido por duas prensas de Metso SymBelt com o comprimento de sapata de 250 mm funcionando a 600 e 800 kN irr1 respectivamente. Os rolos nas duas prensas de sapata são invertidos um em relação ao outro. O papel foi seco utilizando cilindros aquecidos. Aplicação de um revestimento de barreirei

Foi aplicado um revestimento a cada um dos papéis base, A formulação consiste em 100 partes de um caulino alto em factor de forma (Barrisurf HX™) e 100 partes de um copolímero latex estireno-butadíeno (DL930™, Styron) . 0 conteúdo de sólidos era de 50,l%p e a viscosidade Brookfield 100 rpm era 80 mPa.s. Foram aplicados revestimentos à mão utilizando uma vara wirewound adequada para dar uma espessura do revestimento de 13 14 gmr2. A secagem foi conseguida utilizando um secador de ar quente. ΈΞΒΒΈλ2..Λ

Os papéis revestidos do Exemplo 2 foram então testados para taxa de transferência de vapor de água (MVTR) ao longo de 2 dias. O método foi baseado no TAPPI T448 mas utilizava sílica gel como exsicante e uma humidade relativa de 50%. A quantidade de humidade transferida através do papel foi medida ao longo do primeiro e segundo dias e a média foi então calculada. Os resultados são resumidos na Tabela 2.

Os papéis foram também testados para a resistência ao óleo utilizando uma solução à base de óleo de Sudan Red IV em ftalato de dibutilo utilizando uma unidade de impressão IGT. Um volume controlado do fluido (5,8 pL) foi aplicado ao papel utilizando uma seringa e passado através da pinça de impressão a uma pressão de 5 kgt- e a uma velocidade de 0,5 ms_1 A área coberta pela mancha de fluído foi medida utilizando análise de imagem e utilizado como uma indicação da capacidade do revestimento de resistir à penetração por fluidos cora base de óleo. Os resultados são resumidos na tabela 2.

Tabela 2. Propriedades da base de papel revestido

Estes resultados mostram que o papel contendo enchimento moído em conjunto para o nível de fibra mais elevado (composição 2) tem uma taxa de transferência de vapor de água mais reduzida que o controlo. Papéis revestidos em ambas as composições 1 e 2 têm áreas de mancha mais elevadas indicando resistência aos fluídos melhorada.

Exemplo 4

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Preparação de enchimento co-processado - comp o s i ç ã o 3

Os materiais de partida para o trabalho de moagem consistem numa suspensão espessa de pasta (Botnia pine) e um enchimento de carbonato de cálcio moído, Intracarb 60™, A pasta foi misturada num a Misturador Cellier com o Intracarb para dar uma adição de pasta nominal de 20%p. Esta suspensão, que era 10-11% sólidos, foi então alimentada para um moinho de agitação de meios de 180 kW contendo um meio de moagem cerâmico (de King, 3 mm) para uma concentração média em volume de 50%. A mistura foi moída até que uma entrada de energia entre 2500 e 4000 kWhf1 tenha sido gasta e então a mistura pasta/mineral foi separada a partir do meio utilizando um rastreador de 1 mm. O produto tinha um conteúdo em fibra (por incineração) de 19,7%p, e um tamanho médio de fibra (D50) de 79.7 ym como medido utilizando um Malvern Mastersizer S™. A inclinação psd da fibra (D30/D70 x 100) era de 29,3. Antes da adição à máquina de produção de papel (ver Exemplo 5 abaixo) o conteúdo de fibra foi reduzido através da combinação de 9 partes em peso da composição contendo 19,7%p fibra com 23 partes de Intracarb 60 fresco para dar um conteúdo em fibra, medido por cinza, de 5,8%p. - c o mp o s i ç a o 4

Uma segunda composição de enchimento foi preparada através da combinação de 50 partes em peso da composição 3, contendo 19,7%p fibra, com 50 partes de Intracarb 60 fresco para dar um conteúdo em fibra, medido por cinza, de ll,4%p.

Exemplo 5

Preparação de papel

Uma mistura de 80% em peso de pasta de eucalipto (Sõdra Tofte) refinada para 27° SR a 4,5% sólidos e 20% em peso de pasta kraft de fibra longa (Sodra Mõnsteras) refinada para 26° SR a 3,5% sólidos foi preparada num equipamento à escala piloto. Esta mistura de pasta foi utilizada para preparar uma bobina continua de papel utilizando uma máquina de produção de papel à escala piloto funcionando a 800 mmin~ 1. O material foi alimentado para o formador de rolo de fio duplo através de ranhura de 13 mm a partir de uma caixa de entrada UMV10. A gramagem alvo do papel para 75 grrr2 e os níveis de enchimentos e carga são estabelecidos na Tabela 1. Um sistema auxiliar de retenção de 2 componentes foi utilizado consistindo numa poliacrilamida catíónica, Percol 47NS™, (BASF) a uma dose de 300 - 380 gt"1 e numa bentonite microparticulada, Hidrocol SH™ a 2 kg f1. A secção de prensa consiste numa prensa de rolo de feltro duplo funcionando a uma carga linear de 10 kN m-1 seguido por duas prensas de Metso SymBelt. com o comprimento de sapata de 250 mm funcionando a 600 e 800 kN nr1 respectivamente. Os rolos nas duas prensas de sapata são invertidos um em relação ao outro. O papel foi seco utilizando cilindros aquecidos. A Tabela 3 abaixo lista as medições da parte húmida realizadas durante a fase de produção de papel. As propriedades do papel são resumidas na Tabela 4.

Estes dados mostram que os enchimentos moídos em conjunto não contribuem significativamente para o lixo aniónico na recirculaçao da água branca, e não têm um efeito prejudicial na retenção total, enquanto melhoram a retenção de cinzas. Finalmente, a formação do papel é melhorada pela adição de enchimento moído em conjunto.

Tabela 3„ Parâmetros do papel de máquina

Tabela 4. Propriedades do papel

Estes resultados mostram que os papéis contendo enchimento moído em conjunto (composições 3 e 4) têm uma combinação de propriedades de resistência invulgares. Normalmente na refinação de pasta, se a resistência à tracção aumenta, a ruptura diminui. Nestes exemplos, tanto a resistência à tracção como a resistência à ruptura aumentam ao mesmo tempo. A resistência interna de ligação de Scott também melhora.

Normalmente, se a resistência à tracção aumenta, a dispersão da luz pela folha diminui. Neste caso, ambos aumentam.

Exemplo 6

Preparação de enchimento moído em conjunto

Os materiais de partida para o trabalho de moagem consistem numa suspensão espessa de pasta (pinheiro Botnia) e um enchimento de carbonato de cálcio moído (GGC), Intracarb 60™. A pasta foi misturada num Misturador Cellier com o GCC para dar uma adição de pasta de 20%. Esta suspensão, que estava a 8,8% sólidos, foi então alimentada para um moinho de agitação de meios de 180 kW contendo um meio de moagem cerâmico (de King, 3 mm) a um volume de concentração de meios de 50%. A mistura foi moída até que uma entrada de enerqia entre 2500 kWht-1 tenha sido gasta e então a mistura pasta/mineral foi separada a partir do meio utilizando um rastreador de 1 mm. O produto tinha um conteúdo em fibra (por incineração) de 19.0%p, e um tamanho médio de fibra (dso) de 7 9 μιη como medido utilizando um Malvern Mastersizer S™. A inclinação psd da fibra (d3o/d7o x 100) era de 30,7.

Exemplo 7

Preparação da base de papel

Uma mistura de 56% em peso de pasta de eucalipto Fibria refinada para 33 SR (100 kWh/t), 14% de pasta kraft de madeira de fibra longa Botnia RMA 90 batida para 31 SR, e 30% em peso de desperdício revestido sem madeira contendo 50% em peso de GCC (Royal Web Silk) foi preparada com 3% de sólidos em água utilizando um hidrapulper à escala piloto.

Esta mistura de pasta foi utilizada para preparar uma bobina continua de papel utilizando uma máquina Fourdrinier à escala piloto funcionando a 12 iranin-1. A grarnagern alvo do papel era de 73-82 grrr2 e os níveis de enchimentos e carga são estabelecidos na Tabela 1. Um auxiliam: de retenção polirnérica catiónico (Percol E622, BASF) foi adicionado a uma dose de 200 gt_1 (10% carga) ou 300 gt_1 (15 - 20% carga) . O papel foi seco utilizando cilindros aquecidos. A base de papel foi calandrada por uma máquina de 1 pinça utilizando uma calandra de rolo de aço a uma pressão de 2 0 kN. As propriedades dos papéis após calandragem são resumidas na Tabela 5.

Estes resultados mostram que o papel contendo enchimento moldo em conjunto tem uma maior resistência ao rebentamento e à tracção que o controlo. A resistência à flexão também é aumentada. A porosidade no entanto, é muito reduzida. As folhas contendo a quantidade mais elevada de enchimento moído em conjunto têm suavidade de superfície melhorada em comparação com aqueles contendo o giz de controlo.

Exemplo 8

Foi preparada unia mistura de revestimento de acordo com a seguinte formulação: - 85 partes de carbonato de cálcio mordo ultrafino (Carbital 95™) compreendendo cerca de 95% em volume de partículas de dimensão inferior a 2 p 15 partes de caulino fino para dar lustro (Hydragloss 90™ KaMin) ~ 11 pph látex estireno-butadieno-acrilonitrilo (DL920™, Styron) - 0,3 pph CMC (Finnfix, CP Kelco) - 1 pph estearato de cálcio (Nopcote C104), Ο ρΗ foi ajustado para 8,0 com NaOH e os sólidos para 65,5%p. A viscosidade, medida utilizando um viscosimet.ro Brookfield a 100 rpm era de 270 mPa.s. Isto foi aplicado a amostras de bases de papel da Tabela 5 utilizando um revestidor de laboratório (Heli-Coater™) a uma velocidade de 600 mmin-1. Foram aplicadas espessuras de revestimento entre 7,0 e 12,0 grrr2 e foram ajustadas pelo controlo de deslocamento de lâmina.

Após condicionamento a 23°C e 50% RH, todas as amostras de papei revestido produzidas foram então supercalandradas utilizando 10 pinças numa calandra de laboratório Perkins. A pressão foi de 50 bar a uma temperatura de rolo de 65°C e uma velocidade de 4 0 mmin-1.

As faixas revestidas e calandradas foram então testadas para a suavidade (Parker Print Surf, ISO 8971 -4), 75° brilho ΤΑΡΡΙ (T480), e cobertura utilizando um procedimento de desgaste seguido por análise de imagem da imagem da escala de cinzento. O procedimento envolve tratar o papel com uma solução alcoólica de cloreto de amónio, seguida por aquecimento a 200°C durante 10 minutos para carbonizar as fibras da base de papel. A escala de cinzento do papel é uma medida da capacidade da camada de revestimento de cobrir as fibras escurecidas. Valores da escala de cinzento próximos de 0 demonstram fraca cobertura (preto) enquanto valores mais elevados demonstram brancura mars elevada e portanto melhor cobertura.

Os resultados para uma espessura de revestimento de 12 gm-2 são resumidos na Tabela 6.

Amostras do papel revestido foram também testadas para as suas propriedades de impressão. Os papéis foram impressos utilizando uma Unidade de Impressão IGT a uma velocidade de 0,5 ms'1 e uma pressão de 500N. Uma tinta magenta de para impressão offset foi utilizada, aplicando um volume de 0,1 crn3. O brilho da camada de tinta impressa foi medido utilizando um medidor de brilho Hunterlab 75° de acordo com o padrão TAPPI T480. A densidade de tinta foi medida utilizando um densitómetro Gretag Spectroeye™. A velocidade de picking do revestimento foi medida com a Unidade de Impressão IGT em modo de aceleração utilizando um óleo de baixa viscosidade padrão. A velocidade de impressão foi acelerada de 0-6 ms"1 e a distância na faixa revestida quando ocorrem danos pela primeira vez foi medida e citada como velocidade de impressão. Valores mais elevados significam que o revestimento é mais resistente.

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Os resultados mostram que substituir um enchimento moído em conjunto contendo celulose microfibrilada por um enchimento GCC padrão GCC oferece melhorias na qualidade da folha revestida quando o papel é revestido subsequentemente. A superfície do papel revestido tem brilho mais elevado, melhor suavidade e a camada revestida tem melhor cobertura de acordo com o teste de desgaste (valores de escala de cinzento mais elevados). Propriedades de impressão são também melhoradas com a camada de tinta tendo um brilho mais elevado. Descobriu-se também que a resistência à remoção a seco aumenta quando enchimento contendo celulose microfibrilada foi utilizada na base.

Exemplo 9

Preparação de enchimento moído em conjunto

Os materiais de partida para o trabalho de moagem consistem numa suspensão espessa de pasta (pinheiro Botnia) e um enchimento de carbonato de cálcio moído, Polcarb 60™, compreendendo cerca de 60% em volume de partículas inferiores a 2 pm. A pasta foi misturada num Misturador Cellier com o Polcarb para dar uma adição de pasta de 20%. Esta suspensão, que estava 8.7% sólidos, foi então alimentada para um moinho de agitação de meios de 180 kW contendo um meio de moagem cerâmico (de King, 3 mm) a um volume cie concentração de meios de 50%. A mistura foi moída até que uma entrada de energia entre 2500 kWht”1 tenha sido gasta e então a mistura pasta/mineral foi separada a partir do meio utilizando um rastreador de 1 mm. 0 produto tinha um conteúdo em fibra (por incineração) de 20,7%p, e um tamanho médio de fibra (dso) de 7 9 jim como medido utilizando um Malvern Mastersizer S™. A inclinação psd da fibra (Pso/Gto x 100) era de 29,5.

Exemplo 10

Preparação da base de papel

Uma mistura de 4 0% em peso da pasta de madeira moída pressurizada, 40% de pasta kraft de madeira de fibra longa Botnia RMA 90 batida para 31 SR, e 2 0% em peso de desperdício LWC revestido contendo 50/50 GCC/caulino foi preparada com 3% sólidos em água utilizando um hidrapulper à e s c a 1 a p i 1 o t o .

Esta mistura de pasta foi utilizada para preparar a bobina contínua de papel utilizando uma máquina Fourdrinier à escala piloto funcionando a 16 mmín-1. A gramagem alvo do papel era de 38-43 grr2 e os níveis de enchimentos e carga são estabelecidos na Tabela 7, Um auxiliar de retenção polimérico catiónico (Percol 230L, BASF) foi adicionado numa dosagem de 200 gt_1 (10% carga) ou 30 0 gt"1 (15 - 2 0% carga) . O papel foi seco utilizando cilindros aquecidos. A base de papel foi calandrada por máquina de 1 pinça utilizando uma calandra de rolo de aço a 20 kN de pressão. As propriedades dos papéis após calandragem são resumidas na Ta-bera. /.

Estes resultados mostram que o papel contendo enchimento moído em conjunto tem uma resistência ao rebentamento e à tracção mais elevadas que o controlo. A resistência à flexão é também aumentada. A porosidade no entanto, é muito reduzida. As folhas contendo a mais elevada quantidade de enchimento moido em conjunto têm suavidade de superfície melhorada do que aquelas contendo o giz de controlo.

Tabala 7. Propriedades da base de papel não revestido antes da calandragem

Exemplo 11

Uma mistura de revestimento foi preparada de acordo com a seguinte formulação: 60 partes de carbonato de cálcio moído fino (Carbital 90™) compreendendo cerca de 90% em volume de partículas inferiores a 2 μη - 40 partes de caulino Brasileiro fino (Capim DG™) - 8 pph de látex estireno-butadieno-acrilonitrilo (DL920™, Styron) - 4 pph de amido (Cargill CFfilm) - 1 pph de estearato de cálcio (Nopcote C104). O pH foi ajustado para 8,0 com NaOH e os sólidos para 67,5%p. A viscosidade, medida utilizando um viscosimetro Brookfield a 100 rpm era de 270 mPa.s. Isto foi aplicado a amostras das bases de papei da Tabela 7 utilizando um revestidor de laboratório (Heli-Coater™) a uma velocidade de 600 mmirr1. Foram aplicadas de espessuras de revestimento entre 7,0 e 12,0 grrr2 e foram ajustadas através de controlo de de s 1 o c ame n t o de 1 â mi n a .

Após acondicionamento a 2 3 °C e 50% RH, todas as amostras de papel revestido produzidas nos Exemplos 3 e 4 foram então supercalandradas utilizando uma calandra de laboratório de 10 pinças Perkins. A pressão foi de 50 bar a uma temperatura de rolo de 65°C e uma velocidade de 40 mmin-

As faixas revestidas e calandradas foram então testadas para suavidade (Parker Print Surf, ISO 8971 -4), 75° TAPPI brilho (T480), e cobertura de acordo com o Exemplo 8 acima.

Amostras do papel revestido foram também testadas para as suas propriedades de impressão de acordo com o Exemplo 8 acima.

Resultados interpolados para uma espessura de cobertura de 10 gm-2 são resumidos na Tabela 8.

Tabela 8. Propriedades do papel revestido

Os resultados mostram que a substituição de um enchimento moído em conjunto contendo celulose microfibrilada por um enchimento de giz padrão oferece melhorias na qualidade da folha revestida quando o papel é revestido subsequentemente. A superfície do papel revestido tem brilho mais elevado, melhor suavidade e a camada revestida tem melhor cobertura de acordo com o teste de desgaste (valores de escala de cinzento em geral mais elevados). Propriedades de impressão são também melhoradas com a camada de tinta tendo um brilho mais elevado.

Exemplo 11 400 g de pasta kraft de fibra longa branqueada não-refinada (Botnia Pine RM90) foi demolhada em 20 litros de água durante 6 horas, e de seguida molda numa misturador mecânico. O caldo obtido dessa forma foi então vertido para uma batedora de laboratório Valley e refinado sob carga durante 28 mins para obter uma amostra de pasta refinada batida até 525 cm3 freeness padrão do Canadá. A pasta foi então desidratada utilizando um analisador de consistência (Testing Machines Inc.) para obter uma camada de pasta húmida entre 23,0 - 24, 0%p de sólidos. Esta foi então utilizada em experiências de moagem em conjunto como detalhado abaixo: 143 g de uma suspensão espessa de Carbital 60HS™ (sólidos 7 7,7 %p; cerca de 60% em volume de partículas inferiores a 2 pm) foram pesadas e colocadas num vaso de moagem. 51,0 g de pasta húmida foi então adicionada e misturada com o carbonato. 1485 g de meios de moagem King’s 3 mm foram então adicionados seguido de 423 g de água para dar um volume de concentração de meios de 50%. A mistura foi moída a 1000 rpm até que tenha sido gasta uma entrada de

energia de 5,000 -12,500 kWh/ton (expressa em fibra). O produto foi separado do meio utilizando um rastreador BSS 600 um. O conteúdo de sólidos da suspensão espessa resultante era entre 22,0 - 25,0%p e a viscosidade Brookfield (100 rpm) de 1400 - 2930 mPa. s. O conteúdo de fibra do produto foi analisado por incineração a 450°C e o tamanho das fracções de mineral e pasta foram medidos utilizando um Malvern Mastersizer.

Também foram preparadas amostras com base no mesmo GCC e pasta utilizando condições semelhantes mas para niveis de adição de pasta mais elevados. As propriedades das amostras são listadas na Tabela 9.

Tabela 9. Condições e propriedades das suspensões espessas MFC - CCC moídas em conjunto

Exemplo 12 131 g cie urna suspensão espessa de Barrisurf HX™ (sólidos 53,0%p; factor de forma = 100) foi pesada e colocada num vaso de moagem. 33,0 g de pasta húmida a 22,5%p sólidos foi então adicionada e misturada com o caulino. 1485 g de meios de moagem King's 3 mm foram então adicionadas seguidos de 429 g de água para dar uma concentração de volume de meios de 50%. A mistura foi moida a 1000 rpm até que uma entrada de energia entre 5000 e 12.500 kWh/ton (expressa em fibra) tenha sido gasta. Os produtos foram separados do meio utilizando um rastreador BSS de 600 μη. O conteúdo de sólidos das misturas espessas resultantes foi entre 13,5 - 15, 9%p e os valores de viscosidade de Brookfield (100 rpm) entre 1940 e 2600 mPa.s. O conteúdo de fibra dos produtos foi analisado por incineração a 450°C e o tamanho das fracções de mineral e pasta foram medidos utilizando um Malvern Mastersizer,

Outras amostras com base no mesmo caulino e na mesma pasta foram preparadas utilizando condições semelhantes mas para níveis de adição de pasta mais elevados. As propriedades das amostras são listadas na Tabela 10.

Tabela 10. Condições e propriedades das suspensões espessas MFC - caulino moídas em conjunto

Exemplo 13

Porções das amostras espessas acima foram aplicadas a uma película de terftalato de polietileno (Terinex Ltd.) utilizando uma vara wirewound com uma espessura de película de 150 ym (Sheen Instruments Ltd, Kingston, UK). Os revestimentos foram secos utilizando uma pistola de ar quente. Os revestimentos secos foram removidos da película PET e cortados em forma de barra com uma largura de 4 mm utilizando um cortador desenhado para testes de borracha. As propriedades de tracção dos revestimentos foram medidas utilizando um analisador de tracção (Testometric 350, Rochdale, UK), O procedimento é descrito no artigo por J. C. Husband, J.S.Preston, L.F.Gate, A.Storer. e P.Creaton, "The Influence of Pigment Particle Shape on the In-Plane tensile Strength Properties of Kaolin-based Coating Layers”, TAPPI Journal, Dezembro 2006, p.3-8 (ver em particular a secção intitulada "Experimental Methods"). A resistência à tracção das películas revestidas foi calculada a partir da carga no intervalo e do módulo elástico do declive inicial da curva esforço vs. tensão. O procedimento é descrito no artigo por J. C. Husband, L.F.Gate, N.Norouzi, e D.Blair, "The Influence of kaolin Shape Factor on the Stiffness of Coated Papers", TAPPI Journal, Junho 2009, p. 12-17 (ver em particular a secção intitulada "Experimental Method").

Os resultados para as propriedades mecânicas são resumidos nas Tabelas 11 e 12.

Tabela 11. Propriedades mecânicas de revestimentos MFC — GCC moídos em conjunto

Estes resultados mostram que uma combinação de MFC e caulino de coeficiente elevado pode produzir valores de resistência e de módulo elástico. 0 módulo elástico seria convertido directamente para uma dureza de papel revestido melhorada, por exemplo.

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Barrisurf HX moidos em conjunto

Lisboa, 20 de setembro de 2017

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Artigo compreendendo: i) um produto de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfíbrilada e material particulado inorgânico; e ii) um ou ma is revestimentos funcionais no produto de papel; em que a celulose microfíbrilada tem uma inclinação da fibra desde 20 até 50,
2. Artigo da reivindicação 1, em que o revestimento funcional é um polímero, um metal, uma composição aquosa, ou uma combinação destes.
3. Artigo da reivindicação 1 ou da reivindicação 2, em que o revestimento funcional é uma composição aquosa compreendendo um caulino placóide ou hiper-placóide.
4. Artigo de qualquer uma das reivindicações anteriores, que compreende um material de embalagem.
5. Artigo de qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o revestimento funcional é uma camada de barreira líquida, por exemplo, uma camada de barreira líquida à base de água.
6. Artigo de qualquer urna das reivindicações 1-4, era que o revestimento funcional é urna camada electrónica impressa.
7. Artigo de qualquer uma das reivindicações anteriores, em que o produto de papel compreende desde cerca de 0,5%p até cerca de 50%p da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico, por exemplo, desde cerca de 25%p até cerca de 35%p da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico.
8. Produto de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico, em que o produto de papel tem: i) uma primeira resistência à tracção superior à segunda resistência à tracção do produto de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico; ii) uma primeira resistência à ruptura superior à segunda resistência à ruptura do produto de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico; e/ou iii) a primeira resistência ao rebentamento superior à segunda resistência ao rebentamento do produto de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico; e/ou iv) primeira coeficiente de dispersão da luz pela folha superior à segunda coeficiente de dispersão da luz pela folha do produto de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico; e/ou v) uma primeira porosidade inferior a uma segunda porosidade do produto de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado i η o r g â n i c o; e / o u vi) uma primeira resistência na direcção-z (ligação interna) superior à segunda resistência na direcção-z (ligação interna) do produto de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico; e/ou vii) um primeiro índice de formação inferior a um segundo índice de formação do produto de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico; e em que o produto de papel compreende também um composição para papel revestido que compreende um revestimento funcional para embalagens de líquidos, revestimentos de barreira, aplicações placas electrónicas impressas, ou uma composição de revestimento que compreende uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico, opcíonalmente em que o particulado inorgânico é caulino; em que a celulose microfibrilada tem uma inclinação da fibra desde 20 a 50.
9. Produto de papel da reivindicação 8, compreendendo também um segunda revestimento compreendendo um polímero, um metal, uma composição aquosa, ou uma combinação destes, opcionalmente tendo também uma primeira taxa de transferência de vapor de água (MVTR) inferior à segunda MVTR do produto de papel desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material p a r t i c u 1 a d o i η o r g â n i c o .
10. Produto de papel de qualquer uma das reivindicações 8-9, em que o papel compreende desde cerca de 0,5%p até cerca de 50%p da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico, por exemplo, desde cerca de 2 5%p até cerca de 35%p da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico.
11. Produto de papel de acordo com a reivindicação 8 tendo um primeiro brilho superior ao segundo brilho do produto de papel revestido desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico.
12. Produto de papel revestido, em que o revestimento compreende uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico, e em que o produto de papel revestido tem: i. um primeiro brilho superior ao segundo brilho do produto de papel revestido compreendendo uma composição de revestimento desprovida da composição co-processada cie celulose microfibrilada e material particulado inorgânico; e/ou ii. uma primeira dureza superior à segunda dureza do produto de papel revestido compreendendo uma composição de revestimento desprovida da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico; e/ou iii. a primeira propriedade de barreira que é melhorada em comparação com uma segunda propriedade de barreira do produto de papel revestido compreendendo uma composição de revestimento desprovido da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico; era que a celulose microfibrilada tem uma inclinação da fibra desde 2Q a 50, opcionalmente em que o particulado inorgânico é caulino, por exemplo, caulino hiper-placóide.
13. Composição polimérica compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico, em que a celulose microfibrilada tem uma inclinação da fibra desde 20 a 50, opcionalmente em que a composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico está disperso de modo substancialmente homogéneo na composição polimérica.
14. Composição para o fabrico de papel compreendendo uma composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico, em que (A) a composição para o fabrico de papel tem: (i) uma primeira necessidade de catiões inferior à segunda necessidade de catiões da composição para o fabrico de papel desprovida da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico; e/ou (ii) uma primeira, retenção na primeira passagem superior à segunda retenção na primeira passagem de uma composição para o fabrico de papel desprovida da composição co-processada de celulose microfibrilada e material p a r t i c u 1 a d o i η o r g â η i co; e / o u (iii) uma primeira retenção de cinzas superior à segunda retenção de cinzas de uma composição para o fabrico de papel desprovida da composição co-processada de celulose microfibrilada e material particulado inorgânico; em que a celulose microfibrilada tem uma inclinação da fibra desde 20 a 50, ou em que (B) a composição para o fabrico de papel é substancialmente desprovido de auxiliares de retenção e em que a celulose microfibrilada tem uma inclinação da fibra desde 20 a 50,
15. Artigo, produto de papel, composição polimérica, ou composição para o fabrico de papel de qualquer uma das reivindicações anteriores, em que: (i) o material particulado inorgânico compreende um carbonato ou sulfato de metal alcalino terroso, tal como carbonato de cálcio, carbonato de magnésio, dolomite, gesso, uma argila do grupo candite hidratada tal como caulino, haloisita ou argila granulada, uma argila do grupo candite anidra (calcinada) tal como metacaulino ou caulino totalmente calcinado, talco, mica, huntite, hidromagnesita, vidro esmerilado, perlite ou terra de diatomáceas, ou combinações destes; e/ou (ii) a celulose microfibrilada tem um duo variando desde cerca de 25 μπι até cerca de 250 um, ma is preferencialmente desde cerca de 3 0 μια até cerca de 150 μια, ainda mais preferencialmente desde cerca de 50 μιη até cerca de 140 μη, ainda mais preferencialmente desde cerca de 70 μτη até cerca de 130 μπι, e mais preferido desde cerca de 50 μιη até cerca de 120 pm; e/ou (iii) a celulose microfíbrilada tem uma distribuição de tamanho de partícula monomodal ou uma distribuição de tamanho de multimodal, Lisboa, 20 de setembro de 2017 REFERÊNCIAS CITADAS NA DESCRIÇÃO Esta lista de referências citadas pelo requerente é apenas para conveniência do leitor. A mesma não faz parte do documento da patente europeia. Ainda que tenha sido tomado o devido cuidado ao compilar as referências, podem não estar excluídos erros ou omissões e ο IEP declina quaisquer responsabilidades a esse respeito. Documentos de patentes citadas na Descrição EP 2236664 AI US 5576617 A ΞΡ 614948 A Literatura de não patentes citada na Descrição NILS PAULER. Paper Optics. Lorentzen and Wettre, 29-36 » J.C.HUSBAND ; L.F.GATE ; N.NGROUZI ;D.BLAIR. The Influence of kaolin Shape Factor on the Stiffness of Coated Papers. TAPPI Journal, June 2009, 12-17 * J.C.HUSBAND ; J.S.PRESTQN ; L.F.GATE ; A.STORER ; P.CREATON. The Influence of Pigment Particle Shape on the In-Plane tensile Strength Properties of Kaolin-based Coating Layers. TAPPI Journal, December 2006, 3-8 * Paper Coating Pigments. TAPPI Monograph Series No 30, 34-35 « CHEMICAL ABSTRACTS, 90045-36-6 * CHEMICAL ABSTRACTS, 55956-84-9 & 96118-96-6 » CHEMICAL ABSTRACTS, 2634-33-5 * Pulp and Paper International, May 1994, 18