PT91239B - Processo de preparacao de um revestimento, resistentes aos acidos, sobre particulas de carga - Google Patents

Description

DESCRIÇÃO

DA

PATENTE DE INVENÇÃO

N.°gi 239

REQUERENTE: EKA NOBEL AB,sueca,industrial,com sede em

S-445 01 Surte, Suécia.

EPÍGRAFE: PROCESSO DE PREPARAÇÃO DE UM REVESTIMENTO,

RESISTENTE AOS ÁCIDOS,SOBRE PARTÍCULAS DE DE CARGA

INVENTORES: Marek Tokarz, Sven Jãrás e Rein Sikkar.

Reivindicação do direito de prioridade ao abrigo do artigo 4.° da Convenção de Paris de 20 de Março de 1883.

Suécia com o n⁵ 8802708-1 em 22 de Julho de 1988.

INPl. MOD. 113 RF 18732

? í 0 C β S S O d p Γ £ Ό 3 Γ êt Ç Λ O d *5 U ΓΠ Γ 6 V 6 S t i ΓΡ. -± Γ; O > resistente aos ácidos- sobre partículas de carga para que

ΞΚΑ MOBEL AB p r € t π d β obt*z;r Orivilógio d*r invenção em Portugal

RESUMO presente invento refere-se a um processo de preparação de um revestimento resistente aos ácidos, e de partículas de carbonato de cálcio e processo no qual uma pasta de partículas de carbonato de cálcio é misturada simultaneamente com uma solução de um composto d' n<

:om uma solução de ma suí temperatura de ^O-OSqC, mantendo-se o dcálcio possoi ndo um contendo sílica, a umi 8-11.

As partículas de carbonato revestimento resistente aos ácidos, obtidas de acordo com c processo mencionado acima, são utilizadas como carga resistente aos ácidos na produção de papel, a pH 4,0-7,0.

r

BAD ORIGINAL

S-. ir

MEMÓRIA DESCRITIVA oresen-.e invento refere-se a de um revestimento resistente carga, p<_>i exeaipiu de carbonato de cálcio aos .muitaneamente.

recesso para a preparaçao dos sofcre partículas de e p ar t1 cu 1 as 'om um inco e com uma solução de uma substância possuindo sílica. 0 invento refere-se, também, a estas partículas revestidas e ao seu uso como uma carga na produção de papel. Antecedentes d o ir v ent o de partículas finamente divididas ou a forma de prato exemplo, papel impressão e borracha. Nesta contexto o carbonato de cálcio é de uso comum e tem as vantagens de ser barato e de fácil fornecimento. Contudo, a sua baixa resistência ao ácido é ume desvantagem, espec i a 1 mer.t e na indústria do papel compos

Ui

As cargas na forma materiais inorgânicos co: na manufactura de, po:

os, são em geral usadas pintura, tinta de carbonato de cálcio, guando usado como uma carga i p . Ο nv Π 1 6 P. * produção de nc , de ác i do

Assim	o
papel	θ
usado	ΠΞι
a 1 um i	nio
sulfú r	ICO

orque reage com o alúmen gue é também usado el . 0 alúmen que , produz bidróxido de . i um mio guando adicionado ao sistema húmido no fabrico de papel. A floculação do· hidróxido de alumínio é capaz de agregar e reter a carga e também, parte do sistema resina-a 1úmen para a calibração do papel. Durante a manufactura os flocos de alúmen no rolo de papel são removidos e o ácido sulfúrico é altamente concentrado na água branca, apesar da acção tampão do sistema. A presença de carbonato de cálcio num sistema de pH 4 consumirá, parte ------ ' - livres Ca“ . A presença destes iões na água branca reciclada causa uma redução considerável do efeito de calibração na pasta de papel, e esta por seu turno, necessita do uso de grandes quantidades de alúmen para manter estáveis as condições de calibração.

Estão publicadas, em documentos, diversas técnicas para modificar o carbonato de cálcio por tratamento superficial, para ap idamer.te , do ácido sulfúrico, formando-se sulfato de cálcio e iões

BAD ORIGINAL se 3ó2ó/GS/ms >>*

S-ê OiiT-Sr Urf;5 Γ6S 1 St ef;C l· 5 àO átClílC Γίι·Ξ1 S 6lãvà'li*

295 254 descreve o tratamento·

-bonato de cálcio e tratadas com _ para revestir as partículas cor. uma concha de i nt er alia, silicato de cálcio, com o que é possível reduzir a solubilidade, pelo menos a 50°t , numa solução de alúmen a um pH de cerca de 5,5. Contudo, a estabilidade desta concha não é inteiramente satisfatória, uma vez que pode quebrar-se ou dissolver-se, nas operações seguintes da produção de papel.

A patente ΕΈ-Α 3 014 620 descreve partículas de carbonato· de r uma resiste:

A patente G3 na ;Pã partículas de c itilizadas como ura car .nter alia vidro solúví adapta·; s?

i c i a 1 r, r- - c;arp-.

uma soloção aquosa da ca.cio, com uma solução in^rer alia.

•f ície mod i f içada ,

CUi :enham sido tratadc ?m contendo catiões específicos de iões de zinco, onde os iões d ror , inte:

tema n h o cálcio, alia, iões d ► cristalina, são substituidos por _ isto resulta num. melhoramento da resistência ao ácido estabilidade mais elevada que no caso da primeira mencionada. Contudo, uma certa quantidade de alúmen precipita, na produção de papel, razão peia qual a resist ácidc deverá aumentar ainda mais.

A patente SF-A 415 028 descreve a modificação de inorgânicas, por exemplo, carbonato de cálcio, nor simliar, na rede zinco e c ^r· u a técnica ainda i a ao rac :om organo-si 1 anos e tratamento com silicato metálico da carga.

Descrição do invento

Foi agora descoberto que, uma modificação com um rompost o contendo sílica combinada com uma modificação de contendo zinco, confere ao carbonato de cálcio, a s um composto usado como uma carga, uma resistência ao ácido bastante mais elevada do que pode ser obtida pela técnica anterior, se a combinação for conduzida de maneira que, ambas as adições sejam feitas ao mesmo t emoo.

Testando diferentes variantes da adição passo a adição simultânea, foi verificado que as adições passo a passo, só dão um melhoramento insignificante na resistência ao ácido, em relação aos efeitos individuais, enquanto que a adição simultânea fpr

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ti res'citãndo num melhcranentc na resistência ao ácido, assim, a cm processo possuindo causa um efeito sinergético, surpreendentemente significativo 0 presente invente refere-s os traços característicos estabelecidos nas reivindicações anexas, para a preparação de uma carga de carbonato de cálcio de superfície modificada, resistente ao ácido a pH 4,5-7, o que a torna útil como uma carga na produção de papel por técnica ácida e tratado com alúmen na calibração.

invento, uma pasta de ρ

Segundo

CaCO^ , é misturada simu 11aneament de cinco e com uma solução de um qual é de preferência vidro so cinco, é de preferência cio:

sód i o o de cinco ou preferido 9,2-9,4. revestimento, isto preferivelmente vidro

As quantidades adicionada: é de uma substância cc solúvel e de um comnos'

preferência c	leret o de	cinco, são	300-400 par
Si09 e 40-60	partes em ρ	eso de Zn.	A racão SiO
—
6,6:1, o que	corresponde	a pH 3-11.

de carga	de
de um compo	st o
endo sílica	a
i composto	,-l bu u. —
> de c i nco.	As
.e 70-95çC,	d a
A 1ém disso,	3
especialme	nta
do agente	d
endo s í1i	ca ,
de circo ,	da
'S em peso	da
Γ: e / , o : 1
,b s t Anc ids	sào
i ntervenien	t. a /
ipo ou com	um
;í anc ialment	a à
ocede—se como
cálcio CCCP-
. t Γ ά C ά. C CJ cL	de
ante como	uma
ão d i 1 u í da	de
orosament e.	A
1. Por ad i	ção

A adição simultânea implica que, as duas adicionadas sem qualquer passo de tratamento interveniente, iniciando-se a adição, em principio, ao mesmo 1 intevalo tão curto quanto possível e conducido substancialmen¹ mesma velocidade de fluxo.

Para realizar o processo segundo o invento, segue. Uma pasta de partículas de carbonato c solução diluída de 2nCl_o ou 2n0 e com uma so) vidro solúvel de Na contendo SiO₉ e agitada vigorosamente, adição é realizada a uma temperatura de 70-95 opcional de H^SO^ Ο,ΙΜ, o pH é ajustado durante o processo a

BAD ORIGINAL >0 Ο

581 âss 3526/GS/ms

8-11. Após filtração, lavagem e secagem, as partículas de superfície modificada podem ser usadas terno carga.

A resistência ac ácido (RA - Resistência ao ácido) é medida da seguinte maneira, Una pasta a 4% de CC? è misturada durante 10-20 min, de preferência cerca de 15 min, e sob intensa agitação com uma solução 10% ou 20% de alúmen (Al_oCSO₄),.18H_o0) numa quantidade, de maneira a manter um dado pH (4,5-5,5) medido com um eléctrodo de p.H. A quantidade consumida de alúmen pode ser representada como uma função do tempo (ver figura 1 a qual será descrita em maior detalhe mais à frente) .

)s exemplos seguintes são dados para ilustrar o nvento .

Nestes exemplos, todas as partes e percenta nãc ser que o contrário seja indicado.

Exemplo 1 (o invento)

Uma pasta contendo 2Kg de CC? (Carbonato de Precipitado) em 10 1 de água, foi preparada e aquecida a após o que foram adicionados simultânea e lentamente à :fiS sao em peso

Cálcio 90aC,

í) â S * 5 / vidro solúvel de sódio, comercial, a 28% e uma solução aquosa de ZnCl_, a 5,9%. A razão de vidro solúvel de Na para a solução de ZnCl_o foi contínua e cuidadosamente verificada para manter a pasta a um pH constante de 9,2-9,4.

A quantidade de vidro solúvel de Na empregue foi 1429g (28%) , enquanto que a quantidade de solução de ZnCl_o 5,9% foi 2125g . Após 3 horas e 10 min, a quantidade total da solução de Zn Cl₉ tinha sido consumida, e foi adicionada uma solução de H^SO. a 10,9%, para manter a pasta a um pH constai restante tempo de reacção. A reacção completada após 5 horas e 6 min., quando vidro solúvel de Na foi consumida.

produto resultante foi arrefecido, filtrado, lavado 2 vezes com água e seco a 100qC, após o que foram realizados testes de resistência ao ácido a diferentes pH de 4,5-5,5 e comparados com uma amostra de CCP não tratada. Os resultados relativos ao consumo de uma solução de alúmen a 10% ou 20% durante 15 minutos para ambas as amostras, foram como segue.

	de 9,2-9,4	durante o
de	revest ime	nto foi
a	quant idade	total de

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3526/GS/ms

,.-4.¾

A pH 5,5, uma amostra de CCP revestida ^rCGF-46) consome apenas 17,Sml de solução de alúmen a 10%, ao passo que a amostra não revestida CCCP-O) consome 125 ml da mesma solução.

revestida consome, ao mesmo pH de

A pH 5,0,

A mesma amostra de CCP 5,5, apenas 11,7% de solução de alúmen a 20%, enquanto que a amostra não revestida CCCP-O) consome 53,1 ml da mesma solução.

amostra revestida CCCP-45) consome 17,6 mi da solução de alúmen a 20% e a amostra não revestida CCCP-O) consome 107,9ml da mesma solução.

A pH 4,5, a amostra revestida (CCP-46) consome 25,9 ml de solução de alúmen a 20%. Para a amostra não revestida CCCP-C), ser obtido nenhum valor medido, porque esta amostra nac

OOd reagiu violentamente com o ácido e atingir ou manter o pH baixo.

)ortanto, foi imoossivel

Os ;su 11 ado:

ima, indicam o revestimento utilizado confere às partículas de CCP uma protecçao adequada contra o ataque das soluções ácidas de alúmen, e que o consumo da solução de alúmen pode ser reduzido a 50-90%, pela camada protectora acima mencionada.

Exemplo 2 C ο ιnv e n t o) °renarou-se , da mesma forma aue no Exemolo 1 uma oast.

.dro solúvel de Ma e solução de ρ H foi sempre ao mesmo nivel, isto é 9,2-9,4. A. quantidade de vidro solúvel de Ma foi 1071g da solução a 23%, e a quantidade de 2nCi_o foi 1413g da solução a 5,9%. Aquando da adição simultânea destas soluções, sob agitação, a pasta foi aquecida a 95%, pelo que o tempo de reacção foi encurtado para 2 horas e 45 min. Após 1 hora e 45 min., quando todo o 2nCl_o tinha sido consumido, foi uma solução de H SO a 10,9%, durante o restante :ção, a fim de ajustar o pH a 9,2-9,4. 0 produto usada tempo de resu11 ant e

-, evou itamentos finais e foi testado ao ácido da mesma forma que no exemplo 1.

Os testes ao ácido conduzidos oom a solução de alúmen a 10%, mostram que, também., a amostra de CCP revestida (CCP-47) pode resistir ao ataque ácido a pH 5,5. A quantidade de solução de

BAD ORIGINAL &

A

A alúmen a 10% consumida, foi de 24 ml, enquanto que a amostra não revestida consome 120 ml da mesma solução. Note-se que ambas as quantidades de SiC_o e En aplicadas nas partículas de CC?, deste ;ao mais baixas quí s das ilas cr;

ida:

segund:

vest ida:

zernclo 1 melhoramento total ,-l =, r-1 em 'eiação às partículas _ (comparação: revestimento só

A mesma pasta como no exemplo 1, foi aquecida até 90çC , após o que, foram adicionados lentamente 1429g de uma solução de vidro solúvel de Na a 23%, a um pH constante de 9,2-9,4, durante un ar a período de 5 horas. Utiiioou-se uma solução de H_oS0, a 10% ajustamento dc· p?i . O produto resultante foi filtrado, lavado· e seco .

teste de resistência ao ácido do produto CCCP-4S) mostrou que foram consumidos 52,3ml da solução de alúmen a 10%, a pH 5,5 e durante 15 min, o que é cerca de 3 vezes superior ao consumo obtido cara o produto prep.

imole 1

Exemplo 4 (Comparação: revestimento só de EnCl )

Ad i c i onaram-se

25g de soluçã o deInCl₂ .ast a correndo 2000·? de CC? em 10 Ide água

20 min à	f om >*, 5-----	er at ur	S	amb ient	0 ,	42 τ	1 trada,	1 ava	da e
0 te		de r	05	i s t ê π c i	S	ao	ác i do	do	pro·
(CCP-24)	Ο p	H 5,5,		1 nd i c a	’-Ί	ue	é cons	u m i d a	uma
6 4,1m1 da	so 1	ução d	*=·	a1úmen	a	10%	, duran	te 15	min'

5,9% a uma past i agitada durantresult ant ·

3,5 vezes superior ao consumo obtido para o produto preparado no exemplo 1. Tratando as partículas de CC? unicamente com de CnCl_o , ou unicamente com solução de vidro solúvel resulta um produto possuindo uma resistência ao ácido.

solução de Na , gue é cerca de 3—4 vezes mais baixa que a resistência do produto obtido no exemplo 1.

Exemplo 5 (Comparação: primeiro ZnCl„, depois Si0_o)

A superfície de uma amostra de CCP (CCP-41) foi dois passos. Primeiro tratou-se uma pasi e 10 1 de água, da mesma maneira que no exen e lavagem, o bolo de CCP foi disperso em 10 Ide água fresca e

-41)	foi t r a t	ada	ern
cont	endo 2Kg	de	<TO
0 4 .	Após fi	1 tração

BAD ORIGINAL A // ο (?>

ο 5 2 1 ase 3525/GS/ms ✓λ ί

-A — , Em secuida, foram adicionados à pas:

u m n e r i o d o d a 5 h or as » 14 2 9 g d a v i d r o a*- o i ú v — I d a M a a 2 3 % e o r> H foi mantido constante a 9,2-9,4, usando a solução 10,9%. 0 produto resultante foi filtrado lavado e seco.

teste de resistência ao ácido do produto <229-41) indicou que foram consumidos 51ml de solução de alúmen a 10%, durante 15 min, o que é quase o mesmo resultado que o obtido no exemplo 3, enquanto que o produto revestido, segundo o inven' tem uma resistência ao ácido muito superior.

Exemplo 6 (Comparação: primeiro Si0_o, depois zn(

A superfície de uma mostra de 22? foi tratada em dois passos la mesma maneira quí no ixemolo 5, mas com a di:

do primeiro passo envolver o tratamento com vidro solúvel de Ma e segundo passo o tratamento com ZnCl₇.

teste de resistência ao ácido do produto (22?-37) indicou que foram consumidos lOlml da solução de alúmen a 10% a pH 5,5, durante 15 min. o que mostra que este tipo de revestimento é ório que os revestimentos dos exemplos 3 e 4. As facto nao foram explicadas, mas ^surae:ut manos satisf razões para revestimento de Si0_o quando é primeiramente aplicado, bloqueia a reacção de permuta na rede cristalina que é normalmente obtida quando são adicionados iões cinco e que, além disso, a subsquentc adição de iões Zn, destrói o revestimento de Si0_o primeiramente aplicado. Aquando da adição lenta e simultânea, sob as condições estabelecidas nas reivindicações anexas, obtêm-se pelo contrário, uma cooperação favorável dos dois diferentes tipos de agentes de revestimento, de forma que, quer a rede cristalina, quer a superfície exterior são afectadas.

Para os diferentes tipos de revestimento, segundo os exemplos 1-5, usando uma pasta de CCP a 4%, a figura 1 mostra a resistência ao ácido na forma de consumo de alúmen, como uma função do tempo a pH de 5,5. A curva I refere-se a uma amostra de CCP não revestida, a curva II a uma amostra revestida com 20% de Si0_?, a curva III a uma amostra revestida com 3% de ZnCl_o, a curva IV a uma amostra revestida primeiro com 3% de ZnCl_ e

BAD ORIGINAL fi

581

Case 3525/CS/ms

-9depois com 20% de Si0_o em dois passos separados, a curva V a uma amostra revestida primeiro com 20% de Si0_o e depois com 3% de

2nCl^ em dois passos separados, e a curva VI a CCP revestida simultaneamente com 20% de SiO_O e 3%

A figura mostra claramente as propriedades resistência ao ácido do produto preparado de ma amostra de ZnCi₂. super i ores acordo com de o

i nvent o.

Exemplo 7 (produção em larga-escala de acordo com o invento)

Uma pasta de CCP contendo 35Kg de CCP não revestido, em 150 1 de água foi aquecida a 94çC e vigorosamente agitada, após o que foram adicionados simultaneamente e lentamente 25 ,4!<g de vidro solúvel de Ua a 27,55% e 12,7Kg de uma solução de EnCi^ a 17,3%. 0 pH da pasta foi mantido constante a cerca de 9,3. Ao fim de 3 horas todo o EnCl_o tinha sido consumido e utilizou-se uma solução de H^SO^ a 48%, para manter constante o pH da reacção de revestimento. Após 4 horas e 55 min, quando todo o vidro solúvel de Ua já tinha sido adicionado, a pasta foi arrefecida e deixada toda a noite, sem agitação. Em seguida, a solução límpida sobre o bolo de CCP foi removida, adicionou-se água fresca e a pasta foi novamente dispersada. A permuta de solvente, foi efectuada duas vezes, após o que foi preparada uma pasta de CCP revestida, a 20%. Tomaram-se pequenas amostras, as quais foram secas, e testada num teste RA (resistência ao ácido) . Consumiram-se 14,5ml de solução de alúmen a 10%, o que implica uma redução no consumo de alúmen de cerca de 88%, quando comparado com a amostra de CCP não revestida (consumo de alúmen, 120ml) .

Exemplo 8 (uso do produto segundo o i nvent o)

Uma pasta de material de CCP revestido, de acordo com o invento, foi adicionada a uma lama de pasta de papel, para testar o seu efeito como carga na produção de papel, pela técnica resina/a1úmen. 0 pH da pasta foi ajustado a 4.0. Após 1 hora de 2 + produção, a quantidade de iões Ca no sistema de água branca era de cerca de 27 ppm, enquanto que a água fresca usada na produção

Q-tcontinha 25 ppm de iões Ca~ , o que mostra que a carga de CCP revestido com Si0_o/2n é suficientemente resistente ao meio ácido

BAD ORIGINAL /Ζ

Ζ

531 3

-10da pasta CpH 4-0). Α qualidade do papel produzido utilizando CC? revestido como carga manteve-se inalterada- em comparação oom a a uai idade de referência que foi produzida sem utilizar CCP CTi0_o e argila). Foi também observado que- a opacidade do papel contendo CCP era superior à opacidade do papei de referência e m o r e g u e .

exemplo acima mostra assim que, uma carga, de CC? revestido com si 1ica/composto de zinco/SiQ_o/Zn - de acordo com o invento- é uma carga útil no processo de produção de papel utilizando a técnica de calibragem resina/aiúmen.

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Claims (5)

1. RE IVINDICAÇ5ES là - Processo cie preparação de um revestimento resistente a ácidos, sobre partículas de carbonato de cálcio, caracterizado por a pasta de partículas de carbonato de cálcio ser misturada simultaneamente com uma solução de um composto de cinco e com uma solução de uma substância contendo sílica, a uma temperatura de C0-95qC, sendo ο ρ'Η mantido a 5-11.
2. 2a - Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o composto contendo sílica ser vidro solúvel de sódio.
3. 3a - Processe de acordo com a reivindicação 1 ou 2 caracterizado por c composto de zinco ser cloreto de zinco ou óx ido de zinco.
4. 4a - Processo de acordo com a r eινind icações raracter izado potemperatura ser de 55-9522.
5. 5a - Processo de acordo caracterizado por o pH ser 9-10.

   com as r e ι ν i nd i caçoe: