BRPI0609117B1 - Process for providing a PCC useful for inkjet printing applications, stable porous pcc aggregates / agglomerates, pigments, pcc suspensions, papermaking formulations for the papermaking industry, coating formulations applications, and paper for inkjet - Google Patents
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“PROCESSO PARA FORNECER UM PCC ÚTIL PARA APLICAÇÕES DE IMPRESSÃO POR JATO DE TINTA, AGREGADOS/AGLOMERADOS DE PCC POROSOS ESTÁVEIS, PIGMENTOS, SUSPENSÕES DE PCC, FORMULAÇÕES DE REVESTIMENTO PARA A INDÚSTRIA DE PRODUÇÃO DE PAPEL, APLICAÇÕES DAS FORMULAÇÕES DE REVESTIMENTO, E, PAPEL PARA JATO DE TINTA” Campo Técnico da Invenção A presente invenção refere-se a novos pigmentos minerais da classe de carbonato de cálcio precipitado (PCC).“PROCESS TO PROVIDE A USEFUL PCC FOR PCC INK JET PRINTING APPLICATIONS, STABLE POROS, PIGMENTS, PCC SUSPENSIONS, COATING FORMULATIONS, PAPER APPLICATION, APPLICATION AND APPLICATION INDUSTRY, TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to novel mineral pigments of the precipitated calcium carbonate (PCC) class.
De modo mais específico, a invenção refere-se a pigmentos de PCC novos e inovadores, que podem ser usados em formulações de revestimento de papel para a manufatura de papéis para “múltiplos propósitos” revestidos, em particular para aplicações de jato de tinta, cujas qualidades de impressão deveríam ser idênticas ou bastante similares a papéis comerciais de alta resolução, ao mesmo tempo em que é mantido um custo de produção reduzido. Papéis para múltiplos propósitos são usados, de modo típico, para uma variedade de tipos de impressão e incluem usos tais que a cópia em preto e branco, a impressão a laser e papel para fax. A invenção refere-se, de modo adicional, à produção dos referidos novos pigmentos minerais da classe de PCC em forma de suspensão, presentes em um teor de sólidos apropriado para o revestimento de papel para jato de tinta em um aparelho de revestimento de papel de baixo custo, tal como a Prensa de Tamanho Dimensionado (MSP).More specifically, the invention relates to novel and novel PCC pigments which may be used in paper coating formulations for the manufacture of coated "multipurpose" papers, in particular for inkjet applications, the Printing qualities should be identical or quite similar to high-resolution commercial papers, while maintaining a low production cost. Multipurpose papers are typically used for a variety of printing types and include uses such as black and white copying, laser printing and fax paper. The invention further relates to the production of said novel suspension-like PCC class mineral pigments present in a solids content suitable for inkjet paper coating in a paper coating apparatus. such as the Oversized Size Press (MSP).
Problemas Técnicos Existe uma demanda quanto a papéis para múltiplos propósitos revestidos e, de modo particular, a papéis adequados para aplicações de jato de tinta, que fornecem uma qualidade de impressão aperfeiçoada sem um aumento correspondente no custo de produção.Technical Problems There is a demand for coated multipurpose papers, and particularly papers suitable for inkjet applications, which provide improved print quality without a corresponding increase in production cost.
Papéis para escritórios destinados a múltiplas propósitos disponíveis são, muitas vezes, associados com uma qualidade de impressão por jato de tinta insatisfatória.Available multipurpose office papers are often associated with poor inkjet print quality.
Um dos obstáculos principais para que seja alcançado um aumento na qualidade de impressão é o de aumentar a densidade óptica da tinta aplicada à superfície do papel, em particular seguindo-se à aplicação de tinta de corante de amplo espectro de cor.One of the main obstacles to achieving an increase in print quality is to increase the optical density of ink applied to the paper surface, in particular following the application of broad color dye ink.
As impressoras a jato de tinta formam imagens através da aplicação de uma série de pontos de tinta sobre a superfície do papel. As tintas de pigmento utilizadas na impressão a jato de tinta são, de modo geral, aniônicas e em uma formulação de baixo teor de sólidos, que é naturalmente muito móvel. A boa qualidade de impressão apenas é obtida se o corante da tinta permanecer sobre a superfície do papel, à medida em que o solvente da tinta penetra no papel, deixando um ponto circular uniforme no ponto de aplicação. E conhecido que um diferença de carga entre o adsorvente e o adsorvato, respectivamente para a superfície do papel e as moléculas de corante, é usada, de modo geral, de modo a promover a adsorção do corante.Inkjet printers form images by applying a series of ink dots to the paper surface. Pigment inks used in inkjet printing are generally anionic and in a naturally soluble, low solids formulation. Good print quality is only achieved if the ink dye remains on the paper surface as the ink solvent penetrates the paper, leaving a uniform circular point at the point of application. It is known that a charge difference between the adsorbent and the adsorbate, respectively for the paper surface and the dye molecules, is generally used to promote dye adsorption.
Portanto, uma solução para aumentar a densidade óptica reside no aumento do número de sítios catiônicos próximo à superfície do papel. Se a superfície do papel for revestida, o número de cátions presentes próximo à superfície pode ser aumentado através da adição de aditivos catiônicos à formulação de revestimento. No entanto, a adição de aditivos catiônicos de modo a que seja obtida uma determinada densidade óptica, aumenta, de modo significativo, o custo do papel final. O aumento da fração de aditivo catiônico retido em uma camada delgada próxima à superfície do papel, caracterizado pela retenção do revestimento, é uma segunda solução de modo a aumentar a densidade óptica. A retenção de revestimento mais alta através do uso de uma distribuição de tamanho de partícula de revestimento mais estreito, que é uma solução tecnicamente difícil e cara.Therefore, one solution to increasing optical density lies in increasing the number of cationic sites near the paper surface. If the paper surface is coated, the number of cations present near the surface can be increased by adding cationic additives to the coating formulation. However, the addition of cationic additives to obtain a certain optical density significantly increases the cost of the final paper. Increasing the fraction of cationic additive retained in a thin layer near the paper surface, characterized by retention of the coating, is a second solution in order to increase the optical density. Higher coating retention through the use of a narrower coating particle size distribution, which is a technically difficult and expensive solution.
Se o PCC estiver presente na formulação de revestimento, as propriedades adsortivas inerentes das partículas de PCC em relação a corantes de tinta podem oferecer uma outra alternativa, de modo a reduzir a quantidade de aditivos catiônicos necessária para assegurar uma determinada densidade óptica.If PCC is present in the coating formulation, the inherent adsorptive properties of PCC particles relative to paint dyes may offer another alternative in order to reduce the amount of cationic additives required to ensure a certain optical density.
Para uma quantidade igual deste pigmento, a diminuição do tamanho de partícula de PCC primário aumenta a área de superfície de pigmento positivamente carregada, disponível para interagir com e ligar o corante de tinta. Isto promove a adsorção de corante de tinta sobre as partículas de PCC próximas ao sítio de aplicação de tinta, o que conduz a um aumento na densidade óptica. A segregação de moléculas de corante grandes sobre a superfície do papel é também auxiliada pela exclusão de tamanho superficial e por um revestimento de alto volume de poro, permitindo com que a passagem de solvente ao interior do papel base, ao mesmo tempo em que as moléculas de corante são retidas sobre a superfície. Isto sugere a necessidade quanto a uma formulação de revestimento porosa; uma solução teórica é portanto a de introduzir agregados/ aglomerados, tais que, possivelmente pigmentos agregados, na formulação de revestimento, com uma capilaridade de distribuição de volume de poro cuidadosamente controlada. No entanto, comcL aquele versado na técnica conhece, uma tal solução teórica é bastante difícil para o engenheiro habilitado; no domínio especificamente relacionado, a USP 5.750. 086 (discutida abaixo) produz PCC fmamente dividido, junto com numerosas outras patentes, mas não produtos porosos ou agregados /aglomerados.For an equal amount of this pigment, decreasing the primary PCC particle size increases the positively charged pigment surface area available to interact with and bind the dye. This promotes ink dye adsorption onto PCC particles near the paint application site, which leads to an increase in optical density. The segregation of large dye molecules on the paper surface is also aided by surface size exclusion and a high pore volume coating, allowing solvent to pass into the base paper while the molecules of dye are retained on the surface. This suggests the need for a porous coating formulation; A theoretical solution is therefore to introduce aggregates / agglomerates such that possibly aggregate pigments into the coating formulation with a carefully controlled pore volume distribution capillarity. However, as one skilled in the art knows, such a theoretical solution is quite difficult for the skilled engineer; in the specifically related domain, USP 5,750. 086 (discussed below) produces finely divided PCC, along with numerous other patents, but not porous products or aggregates / agglomerates.
Um segundo desafio no aumento da qualidade de impressão é o de reduzir o fenômeno de sangria, que é observado seguindo-se à aplicação de tinta na superfície do papel. A sangria do corante da tinta de um cor para outra cor adjacente ocorre como um resultado da ligação do corante de tinta latente a e à secagem sobre a superfície do papel e se deve, de modo parcial, à absorção do solvente da tinta retardada no papel base, o que serve para colocar o corante da tinta em contato com a superfície para uma rápida ligação. A sangria apresenta como uma conseqüência o fato de que as imagens impressas são distorcidas e parecem menos nítidas.A second challenge in increasing print quality is to reduce the bleed phenomenon, which is observed following the application of ink to the paper surface. The dye bleed from one color to another adjacent color occurs as a result of the latent ink dye binding and drying on the paper surface and is partly due to the absorption of the retarded ink solvent into the base paper. , which serves to bring the paint dye into contact with the surface for quick bonding. Bleeding has as a consequence the fact that printed images are distorted and appear less sharp.
De modo similar, a perfilação também resulta em imagens borradas e ocorre quando a tinta depositada segue os contornos do papel. Como no caso da sangria de tinta, isto é retificado pela secagem de tinta rápida, de modo preferido pela absorção de corante até a adsorção quando do uso de meios porosos.Similarly, profiling also results in blurred images and occurs when the deposited ink follows the contours of the paper. As with ink bleed, this is rectified by rapid ink drying, preferably by dye absorption to adsorption when using porous media.
Como é implicado no acima, existe uma necessidade para equilibrar e controlar a adsorção de tinta sobre a superfície do pigmento, em oposição ao volume de vácuo dos orifícios do pigmento, pois a absorção conduz a uma sangria diminuída e à perfilação, mas com um decréscimo concomitante na densidade óptica, enquanto que a alta absorção conduz a uma densidade óptica aperfeiçoada, ao mesmo tempo em que aumenta a sangria e a perfilação.As implied in the above, there is a need to balance and control ink adsorption on the pigment surface, as opposed to the vacuum volume of the pigment holes, as absorption leads to decreased bleeding and profiling, but with a decrease. concomitant in optical density, while high absorption leads to improved optical density while increasing bleed and profiling.
Um terceiro desafio na obtenção de uma impressão de alta qualidade é o de diminuir a desigualdade de impressão no produto do papel final. A desigualdade de impressão é o resultado da penetração não-homogênea dos elementos de formação de tinta (aditivo catiônico ou pigmento de revestimento) da formulação de revestimento no papel base.A third challenge in achieving high quality printing is to reduce print inequality in the final paper product. Print inequality is the result of inhomogeneous penetration of the ink forming elements (cationic additive or coating pigment) of the coating formulation on the base paper.
Formulações de revestimento, que apresentam um baixo teor de sólidos apresentam um risco aumentado de que o solvente transporte os elementos de ligação de tinta para fora da superfície do papel durante dois fenômenos: à medida em que o solvente da formulação passa ao interior do papel base seguindo-se ao revestimento do papel e durante o último movimento do solvente para a superfície do papel durante a secagem. Uma tal desigualdade superficial pode ser limitada através do uso de uma suspensão que apresenta um alto teor de sólidos, o que limita a quantidade de solvente que passa ao interior de e para fora do papel base. No entanto, um tal alto teor de sólidos é incompatível com alguns dos objetivos ou soluções teóricas.Coating formulations that have a low solids content present an increased risk that the solvent will transport ink bonding elements off the paper surface during two phenomena: as the formulation solvent passes into the base paper following the paper coating and during the last solvent movement to the paper surface during drying. Such surface inequality may be limited by the use of a suspension having a high solids content, which limits the amount of solvent passing into and out of the base paper. However, such a high solids content is incompatible with some of the theoretical objectives or solutions.
Quando a formulação de revestimento inclui um pigmento, o uso de uma suspensão de pigmento de alto teor de sólidos é desejável, pois é conhecido que o aglutinante de amido e outros aditivos, de modo geral adicionados às formulações de revestimento de papel para múltiplos propósitos, estão sob a forma de uma solução com um baixo teor de sólidos. Se o teor de sólidos da suspensão de revestimento não for maximizado, a diluição mediante a adição do aglutinante e de outros aditivos será também significativa.When the coating formulation includes a pigment, the use of a high solids pigment suspension is desirable as it is known that starch binder and other additives generally added to multipurpose paper coating formulations, they are in the form of a low solids solution. If the solids content of the coating suspension is not maximized, dilution by the addition of binder and other additives will also be significant.
As restrições acima relacionadas sugerem a necessidade quanto à fixação de corantes em sítios distribuídos, de modo homogêneo, sobre a superfície do papel. É claramente importante que a formulação de revestimento pode apresentar um alto teor de sólidos, no entanto é conhecido na técnica, que a alta concentração de suspensões contendo agregado conduz, de modo freqüente, a uma perda do volume de poro importante.The above restrictions suggest the need for dye fixation in evenly distributed sites on the paper surface. It is clearly important that the coating formulation may have a high solids content, however it is known in the art that the high concentration of aggregate-containing suspensions often leads to a significant loss of pore volume.
Como tais, as soluções teóricas para os problemas acima relacionados não foram reconhecidas como capazes de solucionar os problemas definidos, e a referida lista, pelo contrário, sugere que eles precisam ser ponderados, com cuidado, e que compromissos extremamente difíceis, se não impossíveis, seriam encontrados; isto foi, contudo, um dos objetivos desta invenção e constitui o método da invenção ter finalmente alcançado uma solução global.As such, the theoretical solutions to the problems listed above have not been recognized as capable of solving the problems defined, and the above list, on the contrary, suggests that they need to be carefully considered, and extremely difficult, if not impossible, compromises. would be found; This was, however, one of the aims of this invention and it is the method of the invention that a global solution has finally been reached.
Uma segunda questão daquele versado na técnica é a de alcançar este equilíbrio empregando uma solução de custo eficiente. Qualquer pessoa versada na técnica irá apreciar que um tal requisito constitui sempre um fator de alta complicação na definição de uma solução técnica, de modo especial no domínio considerado.A second issue of one skilled in the art is to achieve this balance by employing a cost efficient solution. Any person skilled in the art will appreciate that such a requirement is always a factor of high complication in defining a technical solution, especially in the field considered.
Papéis para jato de tinta para múltiplos propósitos conhecidos são caracterizados por uma superfície encolada ou por qualidades ligeiramente pigmentadas e, de modo geral, por uma superfície encolada ou revestida sobre um aparelho de revestimento em linha, de custo eficiente, tal comoLã.MSP....ou a Prensa de Filme, que permite uma alta velocidade de aplicação do revestimento e o revestimento em um peso de revestimento mais baixo do que as suas contrapartes que não estão em linha.Known multipurpose inkjet papers are characterized by a coiled surface or slightly pigmented qualities and generally a coiled or coated surface on a cost efficient inline coating apparatus such as Wool.MSP. ..or the Film Press, which allows for a high coating application speed and coating at a lower coating weight than its non-inline counterparts.
Papéis para jato de tinta de classe especial são caracterizados por uma qualidade de impressão de alta resolução superior em relação a papéis para múltiplos propósitos. Tais papéis são, de modo geral, revestimentos em um alto peso de revestimento, com formulações que incluem aglutinantes e aditivos de alta qualidade, por meio de técnicas de revestimento mais custosas, empregando, por exemplo, aparelhos de revestimento que não estão em linha de cortina ou lâmina, espátula a ar, Varibar™.Special-class inkjet papers are characterized by superior high-resolution print quality over multipurpose papers. Such papers are generally coatings at a high coating weight, with formulations including high quality binders and additives, by means of more costly coating techniques, employing, for example, coating apparatus which is not in line with each other. curtain or blade, air trowel, Varibar ™.
Devido ao alto custo da matéria prima, à taxa de produção, peso e composição do revestimento, e tipo de aparelho de revestimento o custo de papéis para jato de tinta para múltiplos propósitos conhecidos é inferior ao custo de papéis para jato de tinta foscos de alta resolução em uma ordem de magnitude que é, a grosso modo, de 6 a 20 vezes. Portanto, aquele versado na técnica reconhece os benefícios de ser capaz de obter um revestimento de papel de alta qualidade, usando uma solução de revestimento de baixo custo.Due to the high cost of the raw material, the production rate, weight and composition of the coating, and type of coating apparatus the cost of known multipurpose inkjet papers is lower than the cost of high quality matte inkjet papers. resolution by an order of magnitude that is roughly 6 to 20 times. Therefore, one skilled in the art recognizes the benefits of being able to achieve a high quality paper coating using a low cost coating solution.
Como acima mencionado, a redução da demanda de aditivo catiônico da formulação de revestimento, em relação aos pigmentos especiais correntes para jato de tinta, é também desejável para que custos sejam poupados.As mentioned above, reducing the cationic additive demand of the coating formulation relative to current special inkjet pigments is also desirable in order to save costs.
Além disso, é também de interesse reduzir a quantidade de aglutinante necessária, pois este componente representa uma parte dispendiosa da composição de revestimento e a sua presença sobre a superfície do papel reduz a área ativa disponível para a interação com a tinta. Uma opção é o uso de agregados/aglomerados que apresentam poros apropriadamente pequenos, em cujo caso, apenas aglutinante suficiente para ser.adsorvido sobre a superfície dos agregados/ aglomerados precisa ser adicionada, pois o aglutinante não pode alcançar a superfície das partículas primárias expostas no interior Sos poros. No entanto, como acima indicado, esta proposta é unicamente teórica.In addition, it is also of interest to reduce the amount of binder required, as this component represents an expensive part of the coating composition and its presence on the paper surface reduces the active area available for ink interaction. One option is to use aggregates / agglomerates that have suitably small pores, in which case only enough binder to be adsorbed onto the surface of the aggregates / agglomerates needs to be added, as the binder cannot reach the surface of the primary particles exposed on the surface. inside Sos pores. However, as indicated above, this proposal is only theoretical.
No que se refere ao processo de revestimento de papel, a redução de custo pode ser alcançada através da promoção de um estágio de secagem de papel mais rápido. Seguindo-se ao revestimento. A secagem mais rápida é traduzida em uma velocidade de máquina de papel mais alta a produtividade aumentada, pois o risco de que o material de revestimento úmido seja depositado sobre a máquina de produção de papel é reduzido. A secagem mais rápida é possível através do uso de uma formulação de revestimento com um teor de sólidos máximo.With regard to the paper coating process, cost reduction can be achieved by promoting a faster paper drying stage. Following the coating. Faster drying translates into a higher paper machine speed and increased productivity as the risk of wet coating material being deposited on the papermaking machine is reduced. Faster drying is possible through the use of a coating formulation with a maximum solids content.
Uma formulação de revestimento com alto teor de sólidos também reduz o custo associado com o transporte da referida formulação de revestimento a partir do fabricante de revestimento para a fábrica de papel, respectivamente a planta de revestimento. ITma q^pctãn final daqnpU ver^do pa técnica é a de assegurar uma capacidade de processamento igual ou aperfeiçoada (número de folhas / produzidas sem falha) nas máquinas de revestimento. E conhecido que aparelhos de revestimento, tais que a MSP ou a Prensa de Filme, demonstram uma capacidade de processamento aperfeiçoada quando do uso de um teor de sólidos da suspensão de revestimento aumentado, ao mesmo tempo em que é mantida uma baixa viscosidade da suspensão (500 1500 mPAS).A high solids coating formulation also reduces the cost associated with transporting said coating formulation from the coating manufacturer to the paper mill, respectively the coating plant. One final aspect of the art is to ensure equal or improved processing capacity (number of sheets / yield without failure) in coating machines. Coating apparatuses such as MSP or Film Press are known to demonstrate improved processability when using increased solids content of the coating suspension while maintaining a low viscosity of the suspension ( 500 1500 mPAS).
Como aquele versado na técnica irá apreciar, estes são problemas técnicos adicionais a serem resolvidos. Aquele versado na técnica irá também reconhecer que muitos dos referidos problemas demandam soluções conflitantes ou antagônicas, o que conduz a problemas severos, se não balanceados de um modo apropriado; este foi o difícil problema resolvido por esta invenção.As one skilled in the art will appreciate, these are additional technical problems to be solved. One skilled in the art will also recognize that many of these problems require conflicting or antagonistic solutions, leading to severe, if not properly balanced, problems; This was the difficult problem solved by this invention.
Como acima mencionado, o problema técnico geral, e o desafio técnico, é o de desenvolver uma nova classe de pigmentos de PCC estruturados de modo a serem usados em um processo de revestimento de papel, de modo a produzir um papel que seja “ a partir de um ponto de vista técnico”, um papel para múltiplos propósitos revestido, em particular para aplicações de jato de tinta, mas cujas propriedades de impressão seriam aperfeiçoada em relação a outros papéis revestidos da mesma classe, ao mesmo tempo em que é mantido um baixo custo de produção.As mentioned above, the overall technical problem, and the technical challenge, is to develop a new class of PCC pigments structured to be used in a paper coating process to produce paper that is “from from a technical point of view ”, a coated multipurpose paper, particularly for inkjet applications, but whose printing properties would be enhanced over other coated papers of the same class while maintaining a low production cost.
Por fim, mas de modo não menos importante, a solução precisa, naturalmente, se ajustar a tanto tipo de impressoras quanto possíveis, se não a todos, acrescentando uma outra complexidade a ser resolvida.Last but not least, the solution naturally needs to fit as many, if not all, printers as possible, adding another complexity to solve.
Qualquer pessoa versada na técnica iria reconhecer tanto a necessidade comercial quanto a uma tal tecnologia inovativa, quanto desafio técnico supremo que ela representa, e o avanço técnico, comercial e financeiro considerável que ela proporcionaria. Técnica Antecedente Opções de pigmento para o uso em revestimentos de papel para jato de tinta para múltiplos propósitos correntemente no mercado incluem pigmentos de jato de tinta de PCC, tais que aqueles da EP 0 815 174, de sílica precipitada ou fumigada dispendiosa.Anyone skilled in the art would recognize both the commercial need for such innovative technology and the supreme technical challenge it represents, and the considerable technical, commercial, and financial advancement it would provide. Background Art Pigment options for use in currently used multipurpose inkjet paper coatings include PCC inkjet pigments, such as those of EP 0 815 174, of expensive precipitated or fumigated silica.
Além de seu custo considerável como um material de revestimento, é conhecido que a sílica está, de modo geral, limitada a formulações com um baixo teor de sólidos, cujo uso reduz, de modo considerável, a velocidade da linha de revestimento, aumentando ainda mais o custo do revestimento total. Aquele versado na técnica está, deste modo, motivado a buscar alternativas de revestimento de custo mais baixo, disponíveis em formulações com um teor de sólidos mais alto.In addition to its considerable cost as a coating material, it is known that silica is generally limited to low solids formulations, the use of which considerably reduces the speed of the coating line, further increasing it. the cost of the total coating. One of skill in the art is thus motivated to seek lower cost coating alternatives available in formulations with a higher solids content.
De acordo com a EP 0 815 174, que se refere ao revestimento de um PCC, um composto de organofosfonato, tal como um ácido fosfórico contendo amina ou bis (ácido metilenofosfônico) etanol amina, é adicionado a uma suspensão de PCC, em uma quantidade correspondendo a de 0,4 a 0,85%, em peso, em relação ao peso de PCC. A referida suspensão é então curada termicamente, durante um período de tempo suficiente (1 a 10 horas em uma temperatura que exceda a 75°C, ou de 2 a 5 horas a de 80 a 85°C) de modo a conferir uma área de superfície específica, que exceda a 60 m2/g.According to EP 0 815 174, which relates to the coating of a PCC, an organophosphonate compound, such as an amine-containing phosphoric acid or bis (methylenephosphonic acid) ethanol amine, is added to a PCC suspension in an amount 0.4 to 0.85 wt.% by weight of the PCC. Said suspension is then thermally cured for a sufficient period of time (1 to 10 hours at a temperature exceeding 75 ° C, or 2 to 5 hours at 80 to 85 ° C) to provide an area of specific surface area exceeding 60 m2 / g.
Alume, ou outros compostos contendo alumínio inorgânicos, podem ser co- precipitados durante a síntese de PCC. No exemplo 1 desta patente, a adição de octadecaidrato de sulfato de alumínio é executada justo antes da introdução de dióxido de carbono. De modo opcional, até 10%, em peso, de sulfato de alumínio hidratado podem ser também introduzidos. A cura térmica e/ ou a moagem do PCC são considerados como críticos, de modo a que seja alcançado um nível apropriado de ligação de tinta ao PCC.Alum, or other inorganic aluminum-containing compounds, may be co-precipitated during PCC synthesis. In example 1 of this patent, the addition of aluminum sulfate octadecahydrate is performed just prior to the introduction of carbon dioxide. Optionally, up to 10% by weight of hydrated aluminum sulfate may also be introduced. Thermal curing and / or milling of the PCC is considered critical so that an appropriate level of ink binding to the PCC is achieved.
Pelo contrário, como será observado abaixo, nem a cura térmica, nem a moagem, que consomem tempo, são requeridos na presente invenção; de fato, na presente invenção, a cura térmica resulta até mesmo em uma perda inadmissível da área de superfície de PCC. Além disso, o teor de sólidos da suspensão exposta nos exemplos foi baixo, próximo a 20%. A EP 1246 729 é apresentada como um aperfeiçoamento em relação à patente acima mencionada, e o produto desta patente é tido como sendo caracterizado por uma área de superfície de 60 a 65 m2/ g, de modo preferido de 80 a 90 m2/g, e de modo geral de não mais do que 95 a 100 m2/ g.In contrast, as will be seen below, neither time consuming heat curing nor grinding is required in the present invention; indeed, in the present invention, thermal curing even results in an inadmissible loss of the PCC surface area. In addition, the solids content of the suspension set forth in the examples was low, close to 20%. EP 1246 729 is presented as an improvement over the above-mentioned patent, and the product of this patent is said to be characterized by a surface area of 60 to 65 m2 / g, preferably 80 to 90 m2 / g, and generally not more than 95 to 100 m2 / g.
Tal área de superfície é tida como sendo obtida através de cura térmica, na presença de um composto de organofosfato, tal como acima indicado. As partículas de PCC são tidas como sendo de forma individualmente esférica, com um diâmetro da ordem de 0,02 a 0,03 pm. Este PCC de alta área de superfície específica, que apresenta um tamanho de partícula estreito, é obtido em uma suspensão com um baixo teor de sólidos (25%). A inovação alegada na EP 1 246 729 provém da combinação de um PCC fmamente dividido, que apresenta uma área de superfície que excede a 60 m2/ g, em uma proporção principal, e uma proporção secundária de sílica tipo gel, em conjunto com um aglutinante. A composição resultante pode ser revestida com lâmina, ou de modo menos preferido usando uma espátula a ar e uma barra de Meyer. A presença requerida de sílica dispendiosa e do baixo teor de sólidos da suspensão representam as desvantagens principais. A US 5. 750. 086 descreve um processo para a produção de partículas ultrafmas de carbonato de cálcio coloidal (PCC), no qual sulfato de magnésio é adicionado em de 3 a 14%, em peso, de suspensão aquosa de hidróxido de cálcio, seguido pela carbonatação com a introdução de sulfato de zinco isoladamente ou em conjunto com ácido sulfurico.Such surface area is believed to be obtained by heat curing in the presence of an organophosphate compound as indicated above. PCC particles are believed to be individually spherical in shape, with a diameter on the order of 0.02 to 0.03 µm. This high specific surface area PCC, which has a narrow particle size, is obtained in a low solids (25%) suspension. The innovation alleged in EP 1 246 729 stems from the combination of a finely divided PCC having a surface area exceeding 60 m2 / g in a major proportion and a secondary proportion of silica gel together with a binder. . The resulting composition may be blade coated, or less preferably using an air spatula and a Meyer bar. The required presence of expensive silica and the low solids content of the suspension represent the main disadvantages. US 5,750,086 describes a process for the production of ultrafine colloidal calcium carbonate (PCC) particles in which magnesium sulfate is added in from 3 to 14% by weight of aqueous suspension of calcium hydroxide. followed by carbonation with the introduction of zinc sulfate alone or together with sulfuric acid.
Nos exemplos, as soluções de sais metálicos introduzidas ou de ácido sulfurico apresentam uma concentração de 10%, em peso. O processo é tido como conduzindo a partículas ultrafmas de cadeia estruturada de carbonato de cálcio coloidal tendo um diâmetro médio de 0,01 pm ou menor, um comprimento médio de 0,05 pm ou menor e uma área de superfície específica BET de 70 m2 /g ou maior.In the examples, the introduced metal salt or sulfuric acid solutions have a concentration of 10% by weight. The process is considered to lead to ultra-finite colloidal calcium carbonate structured chain particles having an average diameter of 0.01 pm or less, an average length of 0.05 pm or less and a BET specific surface area of 70 m2 / g or greater.
As partículas ultrafmas obtidas são tidas como “apresentando afinidade mais baixa de agregação”. De fato, o requerente objetiva primariamente aplicações que requerem cargas não- agregadas, tais que aplicações plásticas, em que a capacidade de dispersão do produto final é importante. A presente invenção, em contraste, objetiva um produto agregado para aplicações de papel para jato de tinta. A vazão de gás específica de 120 litros por minuto por quilograma de hidróxido de cálcio, tal como indicado nos exemplos da USP 5.750. 086, no entanto, é significativamente bastante mais alta, comparada às condições do processo da presente invenção, tal como será observado abaixo.The ultra-fine particles obtained are considered to have "lowest aggregation affinity". Indeed, the applicant primarily targets applications requiring unaggregated fillers, such as plastic applications, where the dispersibility of the end product is important. The present invention, by contrast, relates to an aggregate product for inkjet paper applications. The specific gas flow rate is 120 liters per minute per kilogram of calcium hydroxide as indicated in the examples of USP 5.750. 086, however, is significantly significantly higher compared to the process conditions of the present invention as will be seen below.
De fato, foi verificado de acordo com a presente invenção e de modo contrário ao ensinamento da técnica anterior e do conhecimento comum, que através da redução da vazão de gás específica a abaixo de cerca de 30 ou abaixo de cerca de 20 litros por minuto, por quilograma de hidróxido de cálcio durante a precipitação, é obtido não o pigmento distinto descrito na USP 5. 750. 086, mas preferivelmente aglomerados/ agregados esféricos grossos mecanicamente porosos, que consistem do referido carbonato de cálcio coloidal.Indeed, it has been found in accordance with the present invention and contrary to prior art teaching and common knowledge that by reducing the specific gas flow to below about 30 or below about 20 liters per minute, per kilogram of calcium hydroxide during precipitation, not the distinct pigment described in USP 5,750,086 is obtained, but preferably mechanically porous coarse spherical agglomerates / aggregates consisting of said colloidal calcium carbonate.
Como acima mencionado, embora seja possível teorizar no que se refere ao interesse potencial de PCC poroso com uma distribuição de tamanho de poro apropriada, possivelmente obtida através de um processo de aglomeração, este permaneceu teórico até a inovação surpreendente acima. Foi também observado que não existe igualmente qualquer indicação na técnica anterior ou no conhecimento comum de que a alteração de um parâmetro dentre muitos no processo de preparação de PCC conduziría a aglomerados porosos. Não existe igualmente indicação de que aqueles aglomerados seriam estáveis. Existe ainda menos indicação de que o parâmetro a ser modificado fosse precisamente o da referida vazão. O processo da USP S.750.086 foi reproduzido com a modificação acima mencionada, decisiva, para a vazão de gás e as propriedades do produto obtidas são apresentadas na Tabela 2, Exemplo 1.As mentioned above, while it is possible to theorize as to the potential interest of porous PCC with an appropriate pore size distribution, possibly obtained through an agglomeration process, it remained theoretical until the surprising innovation above. It has also been noted that there is likewise no indication in the prior art or common knowledge that changing one parameter among many in the PCC preparation process would lead to porous clusters. There is also no indication that those clusters would be stable. There is even less indication that the parameter to be modified was precisely that of said flow rate. The process of USP S.750.086 was reproduced with the above-mentioned decisive modification for gas flow and the obtained product properties are given in Table 2, Example 1.
Como pode ser observado na Tabela 2, o produto obtido através da alteração do ensinamento da USP 5.750. 086 de acordo com a invenção é, de modo bastante surpreendente, não o pigmento distinto descrito na USP 5.750. 086, mas aglomerados bastante grossos.As can be seen from Table 2, the product obtained by changing the teaching of USP 5,750. 086 according to the invention is, quite surprisingly, not the distinct pigment described in USP 5,750. 086, but rather thick clumps.
No entanto, um problema referente à suspensão produzida no Exemplo 1 é o baixo teor de sólidos, que é útil em algumas aplicações nas indústrias consideradas, mas não é adequado para o revestimento de papel para múltiplos propósitos em aparelhos de revestimento, tais que a MSP. Isto representou um problema adicionado a ser solucionado, tal como será observado abaixo. O resultado surpreendente é um dos pontos de partida chaves da presente invenção. Técnica Anterior Adicional A patente japonesa 2004-299302 ensina uma forma de registro a jato de tinta caracterizada por uma “camada de aceitação de tinta”, a referida camada compreendendo carbonato de cálcio como um pigmento principal, o que conduz à perfilação e à sangria. Não existe indicação específica quanto a propriedades ou à estrutura do referido carbonato de cálcio a ser usado. Pelo contrário, este documento focaliza o uso de um dispersante e da densidade de carga catíônica do referido dispersante. A EP 0 761 782, patente Japonesa 10 -265725 e patente japonesa 2004- 197 055 descrevem tintas aperfeiçoadas para a impressão a jato de tinta, ou seja usadas de modo a aperfeiçoar a densidade óptica, a sangria e/ ou a perfilação quando da impressão. Nenhuma destas patentes fornece uma indicação específica quanto ao pigmento de revestimento a ser usado quando da preparação da folha de papel. A US 2003 /0 227 531 Al expõe um revestimento de.papel de um sal metálico polivalente, tal como cálcio, magnésio ou alumínio, sobre uma superfície do papel base, de modo a aperfeiçoar a perfilação e a sangria. Sumário da Invenção Os objetivos da invenção apenas podem ser plenamente alcançados através da combinação do processo específico para a preparação de aglomerados de PCC estáveis, porosos, usando uma vazão de gás decisivamente reduzida para o estágio de carbonatação, e dos estágios de concentração superior selecionados, de modo a produzir uma suspensão de PCC com alto teor de sólidos para aplicações de revestimento de papel para jato de tinta. É lembrado, de modo breve, que o PCC é geralmente obtido na técnica anterior através dos estágios que se seguem: uma suspensão de hidróxido de cálcio em cerca de 13% de sólidos é primeiramente preparada através de extinção: óxido de cálcio (também referido como cal viva ou cal virgem) é misturada com água em um tanque ou reator de agitação. A referida suspensão de hidróxido de cálcio é então peneirada, tal como em uma peneira de 100 pm, de modo a remover quaisquer impurezas residuais e/ ou cal não-queimada não- reativa, e então dirigida a um reator de aço inoxidável, equipado com um agitador. A temperatura é ajustada, de modo geral em tomo de 20°C e subseqüentemente a suspensão é dirigida a um tanque ou reator de carbonatação, em que dióxido de carbono é borbulhado através do mesmo, opcionalmente com ar, precipitando PCC. A suspensão de PCC deixa o tanque de carbonatação, quando apropriado, tendo em vista uma queda apropriada no pH e/ ou na condutividade. O acima é conhecido daquele versado na técnica, e as patentes que se seguem são incorporadas a esta, a título referencial: EP 0 768 344, WO 98/52870 (PCT/ IJS98/ 09019) e WO 99/51691 (PCT/ US99/ 07233).However, a problem with the suspension produced in Example 1 is the low solids content, which is useful in some applications in the considered industries, but is not suitable for multipurpose paper coating in coating apparatus such as MSP. . This represented an added problem to be solved, as will be noted below. The surprising result is one of the key starting points of the present invention. Additional Prior Art Japanese Patent 2004-299302 teaches an inkjet registration form characterized by an "ink acceptance layer", said layer comprising calcium carbonate as a main pigment, which leads to profiling and bleeding. There is no specific indication as to the properties or structure of said calcium carbonate to be used. Rather, this document focuses on the use of a dispersant and the cationic charge density of said dispersant. EP 0 761 782, Japanese patent 10-265725 and Japanese patent 2004-197 055 describe improved inks for inkjet printing, ie used to improve optical density, bleed and / or profiling when printing . None of these patents provide specific indication of the coating pigment to be used when preparing the paper sheet. US 2003/0 227 531 A1 discloses a paper coating of a polyvalent metal salt, such as calcium, magnesium or aluminum, on a surface of the base paper to enhance profiling and bleeding. SUMMARY OF THE INVENTION The objectives of the invention can only be fully achieved by combining the specific process for preparing porous stable PCC agglomerates using a decisively reduced gas flow to the carbonation stage and the selected higher concentration stages. to produce a high solids PCC suspension for inkjet paper coating applications. It is briefly recalled that PCC is generally obtained in the prior art through the following stages: a suspension of calcium hydroxide in about 13% solids is first prepared by quenching: calcium oxide (also referred to as quicklime or virgin lime) is mixed with water in a stirring tank or reactor. Said calcium hydroxide suspension is then sieved, as in a 100 µm sieve, to remove any residual impurities and / or unreacted unburnt lime, and then directed to a stainless steel reactor equipped with a shaker. The temperature is generally adjusted to about 20 ° C and subsequently the suspension is directed to a carbonation tank or reactor, wherein carbon dioxide is bubbled therethrough, optionally with air, precipitating PCC. The PCC suspension leaves the carbonation tank where appropriate for an appropriate drop in pH and / or conductivity. The foregoing is known to one of skill in the art, and the following patents are incorporated herein by reference: EP 0 768 344, WO 98/52870 (PCT / IJS98 / 09019) and WO 99/51691 (PCT / US99 / 07233).
De modo genérico, a presente invenção reside em uma série de primeiros estágios-(Estágios A), que-conduzem à produção de uma suspensão de PCC de baixo teor de sólidos, que compreendem essencialmente aglomerados/ agregados estáveis, essencialmente porosos, de partículas de PCC, possivelmente seguidos pela concentração superior da referida suspensão (estágios B) sem a perda dos referidos aglomerados/ agregados. O estágio A de acordo com a invenção refere-se a um processo para a preparação de aglomerados/ agregados estáveis, porosos de PCC como uma suspensão de baixo teor de sólidos, e o produto de PCC assim obtido, que é um novo produto industrial. A invenção abrange portanto um novo processo para a produção de uma suspensão de PCC através da via de carbonatação, caracterizado Delo fato de que o estágio de carbonatação é conduzido com uma vazão de gás de carbonatação reduzida a abaixo de 30 litros por minuto por quilograma de hidróxido de cálcio durante a precipitação (Estágio A). A presente invenção também abrange um novo processo para a produção de uma suspensão de PCC através da via de carbonatação, adicionalmente caracterizada pelo fato de que a produção de PCC, tal como descrito no parágrafo acima, é conduzida na presença de sulfato de magnésio, em combinação com um ou mais sulfatos metálicos do grupo II ou II, o(s) referido(s) sulfato(s) metálico(s), sendo, em particular, à base de alumínio e/ ou à base de zinco, de modo preferido à base de alumínio ou à base de zinco. Estes estágios são baseados naqueles descritos na USP 5.750. 086, no entanto com uma vazão de gás de carbonatação muito mais baixa, tal como acima mencionado. O resultado surpreendente é o de que o pigmento obtido não é um produto distinto, ultrafmo particular, não- aglomerante, mas aglomerados/ agregados porosos e estáveis bastante grossos (na faixa de 1 a 5 pm).Generally speaking, the present invention resides in a series of early stages (Stages A) which lead to the production of a low solids PCC suspension comprising essentially essentially porous, stable porous agglomerates / aggregates. PCC, possibly followed by the higher concentration of said suspension (stages B) without the loss of said agglomerates / aggregates. Stage A according to the invention relates to a process for the preparation of stable, porous PCC agglomerates / aggregates as a low solids suspension, and the PCC product thus obtained, which is a new industrial product. The invention therefore encompasses a novel process for producing a PCC suspension via the carbonation pathway, characterized in that the carbonation stage is conducted with a carbonation gas flow rate reduced to below 30 liters per minute per kilogram of carbonation. calcium hydroxide during precipitation (Stage A). The present invention also encompasses a novel process for producing a PCC suspension via the carbonation pathway, further characterized in that the production of PCC as described in the above paragraph is conducted in the presence of magnesium sulfate in combination with one or more group II or II metal sulfates, said metal sulfate (s), in particular aluminum and / or zinc based, preferably aluminum or zinc based. These stages are based on those described in USP 5,750. 086, however with a much lower carbonation gas flow rate as mentioned above. The surprising result is that the pigment obtained is not a distinct, ultra-particular, non-binding product, but rather thick and stable porous agglomerates / aggregates (in the range of 1 to 5 pm).
Qs aglomerados/agregados produzidos são surpreendentemente estáveis, de tal modo que eles são substancialmente mantidos em forma aglomerada/ agregada durante um estágio de “concentração superior” subseqüente, e, de modo surpreendente, os aglomerados/ agregados de PCC finalmente produzidos conferem propriedades de impressão aperfeiçoadas quando incorporados em revestimentos de papel para jato de tinta, quanto comparados à qualidade de impressão de outros papéis do mercado da mesma classe.The agglomerates / aggregates produced are surprisingly stable such that they are substantially kept in agglomerate / aggregate form during a subsequent "higher concentration" stage, and surprisingly the finally produced PCC agglomerates / aggregates confer printing properties. improved when incorporated into inkjet paper coatings as compared to the print quality of other market paper in the same class.
Na maior parte das modalidades preferidas, o estágio A da presente invenção é adicionalmente caracterizado através do uso da combinação de acordo com a invenção de sulfato de magnésio e sulfato de alumínio, ou de sulfato de magnésio e sulfato de zinco.In most preferred embodiments, stage A of the present invention is further characterized by the use of the combination according to the invention of magnesium sulfate and aluminum sulfate, or magnesium sulfate and zinc sulfate.
Em modalidades menos preferidas, o processo de acordo cm a invenção utiliza a combinação de sulfato de magnésio e de sulfato de zinco, ao qual é adicionado sulfato de alumínio, ou a combinação de sulfato de magnésio e sulfato de alumínio, à qual é adicionado sulfato de zinco. Além disso, uma modalidade menos preferida inclui o uso de sulfato de magnésio e de um ou mais sulfatos de metais do grupo II e/ ou III. A invenção reside, de modo adicional, na combinação do processo de produção de PCC (Estágio A), com estágios (remoção de água/ redispersão) de concentração superior particular subseqüente na presença de dispersante (Estágio B).In less preferred embodiments, the process according to the invention utilizes the combination of magnesium sulfate and zinc sulfate to which aluminum sulfate is added or the combination of magnesium sulfate and aluminum sulfate to which sulfate is added. Zinc In addition, a less preferred embodiment includes the use of magnesium sulfate and one or more group II and / or III metal sulfates. The invention further resides in the combination of the PCC production process (Stage A) with subsequent higher concentration (water removal / redispersion) stages in the presence of dispersant (Stage B).
Está inteiramente de acordo com a invenção usar a combinação: produção de PCC (Estágio A) com o processo de concentração superior (Estágio B) para este tipo de aplicação de jato de tinta. O produto final é, de modo bastante surpreendente, um PCC sob a forma de aglomerados/ agregados estáveis tendo um diâmetro médio na faixa de μιη, ou seja de entre 1 e 5 pm, formando um pigmento de PCC que, quando usado em uma formulação de revestimento padrão conduz a qualidade rfp impressão superiores a um custo reduzido. A invenção também abrange novos pigmentos de PCC em si mesmos, como novos produtos industriais, sob a forma de aglomerados/ agregados estáveis na faixa de pm, ou seja de entre 1 e 5 pm, conforme obtidos no estágio final do Estágio A ou no estágio final dos Estágios A e B. Este é inteiramente diferente das tecnologias comerciais e das patentes anteriores. A invenção também abrange novas suspensões de pigmento contendo os referidos pigmentos como novos produtos industriais, ou seja a suspensão de baixo teor de sólidos obtida no final dos Estágios A e a suspensão de alto teor de sólidos obtida no final dos estágios A e B. A invenção abrange, de modo adicional, novas formulações de revestimento para o revestimento de papel para jato de tinta contendo os referidos pigmentos ou suspensões de pigmentos. A invenção também abrange papéis para jato de tinta, revestidos com tais novas formulações de revestimento.It is entirely in accordance with the invention to use the combination: PCC production (Stage A) with the higher concentration process (Stage B) for this type of inkjet application. The final product is quite surprisingly a stable agglomerate / aggregate PCC having an average diameter in the range of μιη, ie between 1 and 5 pm, forming a PCC pigment which, when used in a formulation Standard coating leads to superior rfp print quality at a reduced cost. The invention also encompasses new PCC pigments themselves as new industrial products in the form of stable agglomerates / aggregates in the pm range, ie from 1 to 5 pm, as obtained in the final stage of Stage A or in the stage. Stage A and B. This is entirely different from previous commercial technologies and patents. The invention also encompasses new pigment suspensions containing said pigments as new industrial products, namely the low solids suspension obtained at the end of Stages A and the high solids suspension obtained at the end of stages A and B. A The invention further encompasses novel coating formulations for ink jet paper coating containing said pigment or pigment suspensions. The invention also encompasses inkjet papers coated with such novel coating formulations.
Descrição Detalhada da Invenção A invenção refere-se a: - um processo para fornecer PCC, útil para aplicações de impressão por jato de tinta, - do tipo de acordo com o qual uma suspensão de hidróxido de cálcio é primeiramente preparada pela mistura de cal virgem (CaO) com água em um reator de agitação ou tanque (“ cal extinta”). A suspensão de hidróxido de cálcio é então peneirada, tal como em uma peneira de 100 pm, de modo a remover as impurezas residuais e/ ou a cal não- queimada não- reativa. A suspensão peneirada é então dirigida a um reator de aço inoxidável, equipado com um agitador; a temperatura é ajustada, de modo geral a entre 10 e 70°C, e subseqüentemente a suspensão é dirigida a um tanque ou reator de carbonatação, em que o gás contendo dióxido de carbono é borbulhado através da suspensão. A suspensão deixa o tanque de carbonatação, quando apropriado, tendo em vista a condutividade e o pH, de modo geral quando a condutividade alcança um mínimo e o pH cai a abaixo de 8. As partículas grossas são removidas em uma peneira, tal como ma peneira de 45 pm, de tal modo que a suspensão contém apenas os aglomerados de PCC ultrafinos da invenção. - caracterizado pela implementação de estágios do processo, que compreendem uma série de primeiros estágios, referentes à produção do PCC, nos quais: Al Em um processo de produção de PCC, tal como acima descrito, o estágio de carbonatação é executado em uma vazão de gás de carbonataçao de abaixo de cerca de 30 litros por minuto em temperatura e pressão padrões por quilograma de hidróxido de cálcio durante a precipitação. A invenção também refere-se a um processo, tal como acima definido, caracterizado pelo fato de que: A2 Em um processo de produção de PCC, tal como acima descrito sob 1, a suspensão de hidróxido de cálcio, que deixa o referido reator de aço inoxidável após a referida separação das impurezas residuais e/ ou cal não- queimada não- reativa é tratada pela combinação de sulfato de magnésio e sulfatos metálicos do Grupo II e/ ou Grupo III, de modo mais preferido na presença de um ácido, o referido ácido sendo, de modo mais preferido, ácido sulfurico, até que sejam obtidos aglomerados/ agregados porosos estáveis, em uma concentração de 5 a 25% de sólidos, de modo preferido de 15 a 20% de sólidos (“ precursor”). A invenção também refere-se a um processo, tal como acima definido, caracterizado pelo fato de que: A3 Em um processo de produção de PCC, como acima descrito sob Al e A2, a suspensão de hidróxido de sódio é primeiramente preparada pela mistura de cal virgem com água em um tanque ou reator de ngitnção (-^caLextinta”) em uma razão em peso de CaO: água de entre 1:3 e 1: 20, de modo preferido entre 1: 5 e 1: 12, de modo mais preferido de entre 1:7 e 1:10. A invenção também refere-se a um processo, como acima definido, caracterizado pelo fato de que: A4 Em um processo de produção de PCC, como acima descrito sob Al, A2 ou A3, a temperatura é ajustada, de modo preferido, a entre 15 e 50°C, de modo mais preferido a entre 15 e 30°C, antes que a suspensão seja dirigida ao tanque ou reator de carbonatação.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The invention relates to: a process for providing PCC useful for inkjet printing applications, of the type in which a calcium hydroxide suspension is first prepared by the virgin lime mixture. (CaO) with water in a stir reactor or tank (“quenched lime”). The calcium hydroxide suspension is then sieved, as in a 100 µm sieve, to remove residual impurities and / or unreacted unburned lime. The screened suspension is then directed to a stainless steel reactor equipped with a stirrer; the temperature is generally adjusted to between 10 and 70 ° C, and subsequently the suspension is directed to a carbonation tank or reactor, wherein carbon dioxide-containing gas is bubbled through the suspension. The suspension leaves the carbonation tank, where appropriate, for conductivity and pH, generally when conductivity reaches a minimum and the pH drops below 8. Coarse particles are removed in a sieve such as ma 45 µm sieve such that the suspension contains only the ultrafine PCC agglomerates of the invention. - characterized by the implementation of process stages, which comprise a series of first stages, relating to the production of the CCP, in which: Al In a CCP production process, as described above, the carbonation stage is performed at a flow of carbonation gas of below about 30 liters per minute at standard temperature and pressure per kilogram of calcium hydroxide during precipitation. The invention also relates to a process as defined above characterized in that: A2 In a PCC production process as described above under 1, the suspension of calcium hydroxide leaving said reactor of Stainless steel after said separation of the residual impurities and / or non-reactive unburnt lime is treated by the combination of magnesium sulfate and Group II and / or Group III metal sulfates, more preferably in the presence of an acid, said acid being more preferably sulfuric acid until stable porous agglomerates / aggregates are obtained at a concentration of 5 to 25% solids, preferably 15 to 20% solids ("precursor"). The invention also relates to a process as defined above characterized in that: A3 In a PCC production process as described above under Al and A2, the sodium hydroxide suspension is first prepared by mixing virgin lime with water in an ignition tank or reactor (- ^ caTextint ”) at a CaO: water weight ratio of between 1: 3 and 1:20, preferably between 1: 5 and 1: 12, so most preferred from 1: 7 to 1:10. The invention also relates to a process as defined above characterized in that: A4 In a PCC production process as described above under Al, A2 or A3, the temperature is preferably adjusted to between 15 to 50 ° C, more preferably at 15 to 30 ° C, before the suspension is directed to the carbonation tank or reactor.
Estes estágios são apresentados, de modo esquemático, na Figura 1 anexa. Na referida figura, as referências possuem os significados que se seguem: I: Água II: Cal virgem III: Reator, tal como um tanque ou reator de agitação IV: Peneira, tal como uma peneira de 100 pm V: Impurezas residuais e/ ou Cal não- queimada não reativa VI: Suspensão de hidróxido de sódio VII: Reator, tal como um tanque ou reator de carbonatação VIII: Solução de Sulfato de Magnésio IX: Sulfato (s) Metálico(s) do grupo II e/ ou grupo III X: Opcionalmente ácido, tal como ácido sulfurico XI: Gás contendo dióxido de carbono XII: Peneira, tal como uma peneira de 45 pm XIII: Partículas grossas XIV: Suspensão de PCC (em uma forma aglomerada, porosa) O estágio A é seguido pela concentração superior do PCC produzido durante o Estágio A, na presença de um dispersante catiônico, aniônico ou em combinação, sob condições suficientemente brandas ou suaves para qne os agregados /aglomerados não sejam substancialmente destruídos, ou até uma concentração de 25 a 60%, de modo preferido na faixa de 35 a 50%, de modomiais preferido de 39 a 40%, empeso, de sólidos, seja alcançada. A quantidade de dispersante adicionada é controlada, de tal modo que os aglomerados/ agregados de PCC do precursor sejam apenas revestidos, esta quantidade correspondendo àquela adicionada antes de um aumento da viscosidade da suspensão.These stages are shown schematically in the attached Figure 1. In that figure, the references have the following meanings: I: Water II: Virgin lime III: Reactor, such as a stirring tank or reactor IV: Sieve, such as a 100 pm sieve V: Residual impurities and / or Non-reactive unburned lime VI: Sodium hydroxide suspension VII: Reactor, such as a carbonation tank or reactor VIII: Magnesium Sulphate Solution IX: Group II and / or Group III Metal Sulfate (s) X: Optionally acid such as sulfuric acid XI: Carbon dioxide-containing gas XII: Sieve such as a 45 pm sieve XIII: Coarse particles XIV: PCC suspension (in a porous, agglomerated form) Stage A is followed by higher concentration of PCC produced during Stage A, in the presence of a cationic, anionic or combination dispersant, under conditions sufficiently mild or mild that aggregates / agglomerates are not substantially destroyed, or to a concentration of 25 to 60 %, preferably in the range of 35 to 50%, preferably 39 to 40%, by weight, of solids, is achieved. The amount of dispersant added is controlled such that the precursor PCC agglomerates / aggregates are only coated, this amount corresponding to that added prior to an increase in suspension viscosity.
Se a concentração superior conduzir a uma torta de filtro, tal como seguindo-se à concentração superior executada usando um filtro pressurizado, ou uma centrífuga, ou através de filtração a vácuo, o material concentrado é opcionalmente lavado com água e uma redispersão é executada, até que o material final consista, de modo substancial, de aglomerados/ agregados porosos estáveis, idênticos a ou muito similares àqueles obtidos nos Estágios A. A concentração superior pode ser executada em um estágio de evaporação térmica com o material final permanecendo substancialmente sob a forma de aglomerados/ agregados porosos estáveis, obtidos no Estágio A. A concentração superior de parte ou de todo o precursor pode conduzir a um produto seco, e em um tal caso, o produto seco é novamente dispersado até que o material final consista, de modo substancial, de agregados/ aglomerados porosos estáveis, idênticos a ou muito similares àqueles obtidos no Estágio A. A Figura 2 representa um processo de remoção de água em uma centrífuga, com: I: Suspensão de PCC do Estágio A II: Centrífuga de remoção de água III: Filtrado IV: Torta do Filtro V: Unidade de Dispersão VI: Solução de um Auxiliar de Dispersão (tal como um Sal de Sódio de um Ácido Poliacrílico ou uma mistura de Citrato de Sódio/ Carbóxi Metil Celulose) VII: Suspensão de PCC com concentração superior A Figura 3 representa um processo de remoção de água alternado em uma centrífuga, com: I: Suspensão de PCC do Estágio A II: Centrífuga de Remoção de água III. Filtrado IV. Torta de Filtro V. Unidade de Dispersão VI. Solução de um Auxiliar de Dispersão (tal como um Sal de Sódio de um Ácido Poliacrílico ou uma mistura de Citrato de Sódio /Carbóxi Metil Celulose) VII: Suspensão de PCC com concentração superior A Figura 4 representa um estágio de concentração superior térmica soD vacuo, com: I: Suspensão de PCC dos Estágios A II: Evaporador Térmico III: Suspensão de PCC com concentração superior A Figura 5 representa uma concentração superior térmica sobre uma placa de aquecimento, com: I: Suspensão de PCC do Estágio A II: Placa de Aquecimento III: Solução de um Auxiliar de Dispersão (tal como um Copolímero Catiônico/ Hidróxi Etil Celulose) IV: Suspensão de PCC com concentração superior As que se seguem são características opcionais e/ ou preferidas no Estágio A, a serem tomadas isoladamente ou em combinação. A vazão de gás de carbonatação é preferivelmente selecionada na faixa de 1 a 30, de modo preferido de 10 a 20, de modo mais preferido em tomo de 19,7 litros por minuto em temperatura e pressão convencionais por quilograma de hidróxido de sódio durante a precipitação. O referido gás de carbonatação é CO2 e uma mistura de C02 e um ou mais gases, tais que ar e/ ou nitrogênio. A suspensão de hidróxido de sódio, é de modo mais preferido, tratada através de uma combinação de sulfato de magnésio e sulfato de alumínio, u uma combinação de sulfato de magnésio e sulfato de zinco.If the higher concentration leads to a filter cake, such as following the higher concentration performed using a pressurized filter, or a centrifuge, or by vacuum filtration, the concentrated material is optionally washed with water and a redispersion is performed. until the final material substantially consists of stable porous agglomerates / aggregates identical to or very similar to those obtained in Stages A. The upper concentration may be performed at a thermal evaporation stage with the final material remaining substantially in the form of stable porous agglomerates / aggregates obtained at Stage A. Higher concentration of part or all of the precursor may lead to a dry product, and in such a case the dry product is again dispersed until the final material consistently. stable porous aggregates / agglomerates identical to or very similar to those obtained in Stage A. Fig. Figure 2 represents a water removal process in a centrifuge, with: I: Stage A PCC Suspension II: Water Removal Centrifuge III: Filtered IV: Filter Pie V: Dispersion Unit VI: Solution of a Dispersion (such as a Sodium Salt of a Polyacrylic Acid or a Sodium Citrate / Carboxy Methyl Cellulose Mixture) VII: Higher Concentration PCC Suspension Figure 3 is an alternate water removal process in a centrifuge with: I : Stage A PCC Suspension II: Water Removal Centrifuge III. Filtered IV. Filter Pie V. Dispersing Unit VI. Solution of a Dispersion Aide (such as Sodium Salt of a Polyacrylic Acid or a Sodium Citrate / Carboxy Methyl Cellulose Mixture) VII: PCC Suspension with Higher Concentration Figure 4 represents a higher thermal concentration stage soD vacuo, with: I: Stage A PCC Suspension II: Thermal Evaporator III: Higher Concentration PCC Suspension Figure 5 represents a higher thermal concentration on a heating plate, with: I: Stage A PCC Suspension II: Heating III: Solution of a Dispersion Aid (such as a Cationic Copolymer / Hydroxy Ethyl Cellulose) IV: PCC Suspension with Higher Concentration The following are optional and / or preferred features in Stage A to be taken alone or in combination. . The carbonation gas flow rate is preferably selected from 1 to 30, preferably from 10 to 20, more preferably about 19.7 liters per minute at conventional temperature and pressure per kilogram of sodium hydroxide during precipitation. Said carbonation gas is CO2 and a mixture of CO2 and one or more gases, such as air and / or nitrogen. The sodium hydroxide suspension is more preferably treated by a combination of magnesium sulfate and aluminum sulfate, a combination of magnesium sulfate and zinc sulfate.
De acordo com opções menos preferidas, sulfato de zinco pode ser adicionado à combinação de sulfato de magnésio e sulfato de alumínio ou o sulfato de alumínio pode ser adicionado à combinação de sulfato de magnésio e sulfato de zinco. A adição de sulfato de magnésio é, de modo mais preferido, executada antes da carbonatação. O sulfato de magnésio pode ser adicionado, em uma opção menos preferida, ou antes da adição a outros sulfatos ou durante a adição. Em uma segunda opção menos preferida, o sulfato de magnésio pode ser adicionado durante a carbonatação, junto com sulfato de alumínio e/ou sulfato de zinco. Como pelo menos uma opção preferida da invenção, o sulfato de magnésio pode ser adicionado durante a carbonatação ou justo no início da carbonatação. A adição de sulfato de alumínio e/ ou sulfato de zinco ocorre, de modo mais preferido, durante o período de carbonatação. A adição do ácido, ou seja do ácido sulfurico, de modo mais preferido sob a forma de uma solução a 10%, em peso, de ácido sulfurico, ocorre, de modo preferido, no início da carbonatação. De modo ainda mais preferido, no entanto, a adição de ácido sulfurico ocorre simultaneamente com a adição de sulfato de alumínio ou sulfato de zinco.According to less preferred options, zinc sulfate may be added to the combination of magnesium sulfate and aluminum sulfate or aluminum sulfate may be added to the combination of magnesium sulfate and zinc sulfate. The addition of magnesium sulfate is more preferably performed prior to carbonation. Magnesium sulfate may be added, at a less preferred option, either prior to addition to other sulfates or during addition. In a second less preferred option, magnesium sulfate may be added during carbonation, together with aluminum sulfate and / or zinc sulfate. As at least one preferred option of the invention, magnesium sulfate may be added during carbonation or just at the beginning of carbonation. Addition of aluminum sulfate and / or zinc sulfate most preferably occurs during the carbonation period. Addition of acid, i.e. sulfuric acid, more preferably in the form of a 10% by weight solution of sulfuric acid, preferably occurs at the onset of carbonation. Even more preferably, however, the addition of sulfuric acid occurs simultaneously with the addition of aluminum sulfate or zinc sulfate.
Sem estar limitado por qualquer teoria, o requerente é da opinião que, na presente invenção, a presença, como abaixo descrito, de ácido sulfurico, é necessária para que sejam alcançados resultados apropriados.Without being bound by any theory, the applicant is of the opinion that in the present invention the presence, as described below, of sulfuric acid is necessary for proper results to be achieved.
Em todas as opções acima, sulfatos do Grupo II e/ ou III podem ser adicionados em adição a sulfato de alumínio e/ ou sulfato de zinco, ou como um substituto para o sulfato de alumínio e/ ou sulfato de zinco. É observado que a temperatura no tanque de carbonatação é elevada para entre 40 e 80°C, de modo preferido a entre 50 e 60°C, de modo mais preferido a entre 56 e 57°C. A remoção de impurezas residuais e/ou de cal não- queimada não reativa ocorre em uma peneira de malha de 45 pm quando as viscosidades de Brookfield no material que egressa do tanque de carbonatação é suficientemente baixa, ou seja inferior a 100 mPas a 100 rpm. O produto da suspensão final consiste, de modo substancial, de aglomerados /agregados porosos/estáveis.In all of the above, Group II and / or III sulfates may be added in addition to aluminum sulfate and / or zinc sulfate, or as a substitute for aluminum sulfate and / or zinc sulfate. It is observed that the temperature in the carbonation tank is raised to between 40 and 80 ° C, preferably at 50 to 60 ° C, more preferably at 56 to 57 ° C. Removal of residual impurities and / or unreacted unburnt lime occurs on a 45 pm mesh screen when Brookfield viscosities in the material that comes out of the carbonation tank are sufficiently low, ie less than 100 mPas at 100 rpm. . The product of the final suspension consists substantially of porous / stable agglomerates / aggregates.
As que se seguem são características opcionais e/ ou preferidas no Estágio B, a serem tomadas isoladamente ou em combinação.The following are optional and / or preferred Stage B features to be taken alone or in combination.
Por desaglomeração/ desagregação considera-se que os aglomerados/ agregados obtidos no final do Estágio A através do processo específico da invenção são desintegrados, o produto desintegrado sendo PCC ultrafino do mesmo tipo (com a exceção dos sais metálicos depositados ou contidos) tal como obtido na US 5,750,086.By deagglomeration / disaggregation it is considered that the agglomerates / aggregates obtained at the end of Stage A through the specific process of the invention are disintegrated, the disintegrated product being ultrafine PCC of the same type (with the exception of deposited or contained metal salts) as obtained. in US 5,750,086.
Por condições “brandas ou suaves” considera-se que a desaglomeração/ desagregação dos aglomerados/agregados é mantida em um mínimo, de tal modo que os referidos aglomerados/ agregados não sejam “substancialmente destruídos”. De modo mais preciso, isto significa que é mais preferido que, durante os estágios de concentração superior, o aumento da área de superfície seja limitado a menos do que 50%, de modo preferido a menos do que 25%, e/ ou o aumento na fração de partículas abaixo de 2 pm esteja limitado a menos do que 50%, de modo mais preferido a menos do que 25%, de modo mais preferido a menos do que 10%, e/ou decréscimo do diâmetro do agregado médio seja limitado a menos do que 50%, de modo preferido a menos do que 20%, de modo mais preferido a menos do que 15%, conforme medido de acordo com os meios abaixo descritos.By "soft or mild" conditions it is considered that the disagglomeration / disaggregation of the agglomerates / aggregates is kept to a minimum such that said agglomerates / aggregates are not "substantially destroyed". More precisely, this means that it is more preferred that during the higher concentration stages the increase in surface area is limited to less than 50%, preferably less than 25%, and / or the increase in surface area. in the particle fraction below 2 pm is limited to less than 50%, more preferably less than 25%, more preferably less than 10%, and / or decreased mean aggregate diameter is limited. less than 50%, preferably less than 20%, more preferably less than 15%, as measured according to the means described below.
Imagens SEM antes e após a concentração superior são substancialmente idênticas, o que significa que os aglomerados /agregados existentes (tal como obtido no Estágio A “precursor”) não sejam alterados, de modo notável, durante a concentração superior. O estágio de concentração superior pode ser executado sob a forma de qualquer tecnologia de separação térmica ou mecânicas para suspensões de sólido/ líquido, contanto que os agregados /aglomerados obtidos no Estágio A (“precursor”) sejam sufícientemente estáveis e não “ substancialmente destruídos” pela referida tecnologia.SEM images before and after the higher concentration are substantially identical, meaning that the existing clusters / aggregates (as obtained in the precursor Stage A) are not remarkably altered during the higher concentration. The upper concentration stage may be performed in the form of any thermal or mechanical separation technology for solid / liquid suspensions, provided that the aggregates / agglomerates obtained in Stage A (“precursor”) are sufficiently stable and not “substantially destroyed”. by said technology.
Durante o processo de concentração superior, um dispersante comum é adicionado nas proporções usuais, de modo a aumentar o teor de sólidos sem aumentar, de modo excessivo, a viscosidade da suspensão. O referido dispersante pode ser catiônico, aniônico ou uma combinação dos mesmos. A quantidade de dispersante adicionada é controlada, de tal modo que os aglomerados/ agregados de PCC do precursor sejam apenas revestidos, esta quantidade correspondendo àquela adicionada antes de um aumento da viscosidade da suspensão. Por exemplo, aproximadamente 5 a 9% p/p de uma solução a 40% de sal de sódio de ácido poliacrílico em relação a carbonato de cálcio seco é adicionada à suspensão contendo o pigmento da invenção, correspondendo a aproximadamente 1, 5 a 3, 5%, em peso seco, de ácido poliacrílico em carbonato de cálcio seco.During the higher concentration process, a common dispersant is added in usual proportions to increase the solids content without excessively increasing the viscosity of the suspension. Said dispersant may be cationic, anionic or a combination thereof. The amount of dispersant added is controlled such that the precursor PCC agglomerates / aggregates are only coated, this amount corresponding to that added prior to an increase in suspension viscosity. For example, approximately 5 to 9% w / w of a 40% solution of polyacrylic acid sodium salt to dry calcium carbonate is added to the suspension containing the pigment of the invention, corresponding to approximately 1.5 to 3, 5% dry weight polyacrylic acid in dry calcium carbonate.
De modo mais preferido, a concentração superior é executada em uma centrífuga, ou em um filtro pressurizado, ou através de filtração a vácuo ou através de concentração superior térmica, na presença de um dispersante catiônico, aniônico, ou em combinação. A concentração da suspensão final é de cerca de 39 a 49%, de sólidos, em peso. É esperado um grau de destruição dos aglomerados/ agregados. Tais agregados/ aglomerados de pigmento são, de modo freqüente, mantidos juntos através de forças atrativas Van der Waals ou eletrostáticas relativamente fracas, que são ultrapassadas pelas forças centrífugas e/ou de císalhamento criadas no interior do equipamento associado com a concentração superior comercial, ou seja no interior da centrífuga, aparelho de decantação de rotação rápida ou prensa de filtro sob alta pressão. O resultado de que nenhuma destruição notável de agregados/aglomerados é observada, ao mesmo tempo em que é alcançado o grau de concentração superior requerido, é portanto inteiramente não óbvio. A presente invenção abrange os agregados/ aglomerados porosos estáveis de PCC, produzidos no final do Estágio A isoladamente (“precursor”) e os agregados/ aglomerados de PCC porosos estáveis, final, tal como obtidos pelos processos acima, no final do Estágio A em combinação com o Estágio B, o referido PCC sendo caracterizado por propriedades bastante inovadores, o que, por sua vez, o toma de vapor particular para aplicações de jato de tinta.More preferably, the higher concentration is performed in a centrifuge, or on a pressurized filter, or by vacuum filtration or through higher thermal concentration, in the presence of a cationic, anionic dispersant, or in combination. The concentration of the final suspension is about 39 to 49% solids by weight. A degree of destruction of clusters / aggregates is expected. Such pigment aggregates / agglomerates are often held together by relatively weak Van der Waals or relatively electrostatic attractive forces, which are overcome by centrifugal and / or shear forces created within equipment associated with the higher commercial concentration, or either inside the centrifuge, fast rotating settling apparatus or high pressure filter press. The result that no noticeable destruction of aggregates / agglomerates is observed while achieving the required higher degree of concentration is therefore not entirely obvious. The present invention encompasses the stable porous PCC aggregates / agglomerates produced at the end of Stage A alone ("precursor") and the final porous stable PCC aggregates / agglomerates as obtained by the above processes at the end of Stage A in In combination with Stage B, said PCC is characterized by very innovative properties, which in turn make it particularly vapor for inkjet applications.
Os agregados/aglomerados de PCC porosos estáveis, obtidos no final do Estágio A, assim como aqueles obtidos após a concentração superior do Estágio B, podem ser caracterizados por uma seleção dos seguintes: uma área de superfície específica de 30 a 100 m 2/ g, de modo preferido de 50 a 80 m2/g, e /ou um diâmetro de agregado médio de 1 a 5 pm, com um diâmetro médio de 2 pm, e/ou uma fração de finos abaixo de 2 pm, ou inferior a 20%, de modo preferido inferior a 15%, e/ ou um tamanho de partícula acicular primário de 20 a 50 nm, com uma razão de aspecto de entre 1: 2 a 1:10, e /ou um teor de sólidos, em peso, de 5 a 25%, de modo preferido de entre 15 a 20%, no final do Estágio A, e um teor de sólidos de 25 a 60%, de modo preferido de 35 a 50% de sólidos, em particular de 39 a 40% de sólidos no final do estágio B. A concentração da suspensão final pode ser obtida, de modo parcial ou total, através da adição de um ou mais pigmentos adicionais ou suspensões de pigmento durante o Estágio B. A invenção abrange novos pigmentos, caracterizados pelo fato de que eles compreendem agregados/ aglomerados de PCC porosos, tal como aqui descrito, e novas suspensões de pigmento ou PCC, caracterizadas pelo fato de que elas compreendem agregados /aglomerados de PCC porosos, tal como aqui descrito. A invenção também abrange novos pigmentos e suspensões de PCC, caracterizados pelo fato de que a sua concentração de sólidos é, em peso, de 5 a 25%, de modo preferido de 15 a 20% de sólidos no final do Estágio A e de 25 a 60%, de modo preferido de 35 a 50%, em particular de 39 a 40% de sólidos no final do Estágio B.The stable porous PCC aggregates / agglomerates obtained at the end of Stage A, as well as those obtained after the higher concentration of Stage B, can be characterized by a selection of the following: a specific surface area of 30 to 100 m 2 / g preferably 50 to 80 m 2 / g, and / or an average aggregate diameter of 1 to 5 pm, with an average diameter of 2 pm, and / or a fines fraction below 2 pm, or less than 20 µm. %, preferably less than 15%, and / or a primary acicular particle size of 20 to 50 nm, with an aspect ratio of 1: 2 to 1:10, and / or a solids content by weight from 5 to 25%, preferably from 15 to 20% at the end of Stage A, and a solids content of 25 to 60%, preferably 35 to 50% solids, in particular from 39 to 40% solids at the end of stage B. The concentration of the final suspension may be obtained either partially or totally by the addition of one or more additional pigments or suspensions. The invention encompasses novel pigments, characterized in that they comprise porous PCC aggregates / agglomerates as described herein, and novel pigment or PCC suspensions, characterized in that they comprise aggregates / agglomerates. porous PCC as described herein. The invention also encompasses novel PCC pigments and suspensions, characterized in that their solids concentration is by weight 5 to 25%, preferably 15 to 20% solids at the end of Stage A and 25%. 60%, preferably 35 to 50%, in particular 39 to 40% solids at the end of Stage B.
De acordo com uma modalidade preferida, a suspensão de pigmento ou de pigmento funcional com uma alta área de superfície e cátions integrados é incorporada na formulação de revestimento, de um modo em si conhecido para aquele versado na técnica, de modo a aumentar efetivamente a densidade óptica quando da impressão, sem um aumento na sangria ou na perfilação: esta é uma das maiores realizações da invenção. A invenção portanto também abrange novas formulações de revestimento para a indústria de produção de papel, caracterizada pelo fato de que ela compreende novos agregados /aglomerados de PCC, novos pigmentos e/ou novas suspensões descritos na mesma. A invenção também abrange formulações de revestimento, como aqui descritas, caracterizadas pelo fato de que a suspensão de PCC, que ela contém, é caracterizada pelas propriedades que se seguem: Um teor de sólidos de 25 a 60%, de modo preferido de 35 a 50%, em particular em tomo de 39 a 40%, e/ ou um PCC de alta área de superfície caracterizado efetivamente por uma área de superfície específica de 30 a 100 m2/ g, de modo preferido de 50 a 80 m2/ g. A invenção também abrange as aplicações das formulações de revestimento de acordo com quaisquer das reivindicações 19 ou 20, referentes ao revestimento de papel para jato de tinta, ou seja ao revestimento de papel para jato de tinta para “ múltiplos propósitos”, ou papel especial, de alta qualidade.According to a preferred embodiment, the pigment or functional pigment suspension with a high surface area and integrated cations is incorporated into the coating formulation, in a manner known per se to that skilled in the art, to effectively increase the density. optical when printing, without an increase in bleed or profiling: this is one of the major embodiments of the invention. The invention therefore also encompasses novel coating formulations for the papermaking industry, characterized in that it comprises new PCC aggregates / agglomerates, new pigments and / or suspensions described therein. The invention also encompasses coating formulations as described herein, characterized in that the PCC suspension it contains is characterized by the following properties: A solids content of 25 to 60%, preferably 35 to 50%, in particular around 39 to 40%, and / or a high surface area PCC effectively characterized by a specific surface area of 30 to 100 m2 / g, preferably 50 to 80 m2 / g. The invention also encompasses applications of the coating formulations according to any of claims 19 or 20, relating to inkjet paper coating, i.e. "multipurpose" inkjet paper coating, or special paper. high-quality.
Para resumir, a invenção mais preferida e o melhor modo atualmente é baseado na seleção de uma vazão de gás de carbonatação decisivamente reduzida durante a precipitação do PCC, na combinação específica de cátions introduzidos na treliça de cristal do PCC, no uso de um alto teor de sólidos de 60%, de modo preferido de 35 a 50%, em particular em tomo de 39 a 40% de sólidos, em peso, em particular para o uso em revestimentos de papel a serem revestidos em MSP ou Prensa de Filme, de modo a usar um PCC de alta área de superfície, na faixa de 30 a 100 m2/ g, de modo preferido de 50 a 80 m/ g, no final do estágio A e/ ou no final do Estágio B, de modo mais preferido no final do estágio B, no uso de cristais primários de PCC de pequeno diâmetro, aglomerados/agregados de modo a formar um aglomerado de PCC poroso.To summarize, the most preferred invention and the best mode today is based on the selection of a decisively reduced carbonation gas flow during PCC precipitation, the specific combination of cations introduced into the PCC crystal lattice, and the use of a high content. 60% solids, preferably 35 to 50%, in particular around 39 to 40% solids by weight, in particular for use in paper coatings to be coated on MSP or Film Press, to use a high surface area PCC in the range of 30 to 100 m 2 / g, preferably 50 to 80 m / g, at the end of Stage A and / or the end of Stage B, more preferably at the end of stage B, in the use of small diameter primary PCC crystals, agglomerates / aggregates to form a porous PCC agglomerate.
Como a área de superfície é uma função da distribuição de tamanho de partícula, esta distribuição deverá ser ajustada de modo adequado. A química superficial do pigmento funcional resultante assegura uma fixação de corante de tinta aumentada e uma área de superfície de pigmento aumentada, resultando em uma densidade óptica aumentada ou em uma demanda de aditivo catiônico mais baixa na formação de revestimento para uma densidade óptica igual. Não é observado um aumento, ou mesmo um decréscimo, na sangria e/ ou perfilação em relação às alternativas comerciais. A possibilidade de obtenção de uma suspensão com um alto teor de sólidos com o pigmento de acordo com a invenção conduz a uma melhor capacidade de processamento quando incorporada em uma formulação de^ revestimento de papel e revestida em um aparelho de revestimento, tal como uma MSP (menos acúmulo sobre os rolos da MSP. O alto teor de sólidos conduz a uma menor demanda de energia de secagem e a uma secagem mais rápida e mais fácil; uma velocidade de máquina de papel mais alta é possível em um aumento nos depósitos sobre os rolos na seção de pós- secagem da máquina de papel. A invenção conduz a uma suspensão de revestimento com um alto teor de sólidos, significando que menos energia precisa ser introduzida durante o estágio de secagem, deste modo reduzindo o custo.Since surface area is a function of the particle size distribution, this distribution should be adjusted accordingly. The surface chemistry of the resulting functional pigment ensures increased ink dye fixation and increased pigment surface area, resulting in increased optical density or lower cationic additive demand in coating formation for equal optical density. There is no increase or even decrease in bleeding and / or profiling in relation to commercial alternatives. The possibility of obtaining a high solids suspension with the pigment according to the invention leads to improved processability when incorporated into a paper coating formulation and coated on a coating apparatus such as an MSP. (less buildup on MSP rollers. High solids content leads to lower drying energy demand and faster and easier drying; a higher paper machine speed is possible with increased deposits on rollers in the post drying section of the paper machine The invention leads to a high solids coating suspension, meaning that less energy needs to be introduced during the drying stage, thereby reducing cost.
Além disso, o uso de agregados/ aglomerados de acordo com a invenção limita a quantidade de aglutinante requerida, deste modo limitando o custo.In addition, the use of aggregates / agglomerates according to the invention limits the amount of binder required, thereby limiting the cost.
Devido ao fato de que a invenção irá favorecer aglomerados/ agregados, as aplicações serão limitadas a aplicações de papel para jato de tinta fosco. Os aglomerados/ agregados de acordo com a invenção são muito grossos para que seja obtido um acabamento brilhoso. EXEMPLOS: Exemplos de preparações de pigmento para jato de tinta inovador e dados de pigmento para os produtos correspondentes: Os exemplos 1, 5 e 7 foram preparados de acordo com os Estágios A da invenção. Os exemplos 2, 3, 4, 6, 8 e 9 constituíram concentrações superiores de um dos Exemplos 1, 5 e 7, concentrados de modo superior, de acordo com a invenção (Estágio B).Due to the fact that the invention will favor agglomerates / aggregates, applications will be limited to matte inkjet paper applications. The agglomerates / aggregates according to the invention are too thick to obtain a glossy finish. EXAMPLES: Examples of innovative inkjet pigment preparations and pigment data for the corresponding products: Examples 1, 5 and 7 were prepared according to Stages A of the invention. Examples 2, 3, 4, 6, 8 and 9 constituted higher concentrations of one of the higher concentrated Examples 1, 5 and 7 according to the invention (Stage B).
Exemplo 1: Processo da invenção, Estágio A com sulfato de magnésio e sulfato de zinco ......... 150 kg de cal virgem foram adicionados a 1300 litros de água da bica em um reator de agitação. Antes da adição de cal, a temperatura da água foi ajustada para 40°C. A cal virgem foi extinta durante 25 minutos, sob agitação contínua, e a suspensão resultante de hidróxido de cálcio (“leite de cal”) a 13,1% p/p de sólidos foi então peneirada em uma peneira de ΙΟΟμηι. A precipitação de carbonato de cálcio foi conduzida em um reator de aço inoxidável cilíndrico com defletores de 1000 litros, equipado com um agitador de gaseificação tendo uma unidade de dispersão de gás, um tubo de carbonatação de aço inoxidável de modo a dirigir uma corrente gasosa de dióxido de carbono/ ar ao interior do propulsor, e sondas para a monitoração do pH e da condutividade da suspensão. 700 litros de suspensão de hidróxido de cálcio, obtidos no estágio de extinção, tal como acima mencionados, foram adicionados ao reator de carbonatação e a temperatura da mistura da reação foi ajustada para a temperatura de partida desejada a 20°C.Example 1: Process of the invention, Stage A with magnesium sulfate and zinc sulfate ......... 150 kg of virgin lime was added to 1300 liters of spout water in a stir reactor. Prior to the addition of lime, the water temperature was adjusted to 40 ° C. Virgin lime was quenched for 25 minutes under continuous agitation and the resulting suspension of 13.1% w / w solids calcium hydroxide ("lime milk") was then sieved through a ΙΟΟμηι sieve. Precipitation of calcium carbonate was conducted in a 1000 liter baffled cylindrical stainless steel reactor equipped with a gasification stirrer having a gas dispersion unit, a stainless steel carbonation tube to direct a gaseous gas stream. carbon dioxide / air inside the impeller, and probes for monitoring pH and suspension conductivity. 700 liters of extinction stage calcium hydroxide suspension as mentioned above were added to the carbonation reactor and the temperature of the reaction mixture was adjusted to the desired starting temperature at 20 ° C.
Antes da carbonatação, 30 kg de solução aquosa p/oa 10% de sulfato de magnésio (MgSCV 7 H20) foram adicionados ao leite de cal. O agitador foi então ajustado para 1480 rpm, e a suspensão foi carbonatada pela passagem de uma mistura gasosa de dióxido de carbono em volume percentual e 26 porcento, em ar, a 118 nm3/ hora, correspondendo a 19,7 litros por minuto, em temperatura e pressão padrões, por quilograma de hidróxido de cálcio, através da suspensão. Durante a carbonatação, 100 kg de solução aquosa a 10% p/p de sulfato de zinco (ZnS04. 7 H20) e 30 kg de solução aquosa a 10%p/p de ácido sulfurico, foram adicionados à mistura da reação, de um modo contínuo, durante o período de tempo de carbonatação total.Prior to carbonation, 30 kg of aqueous solution to 10% magnesium sulfate (MgSCV 7 H2 O) was added to the lime milk. The stirrer was then adjusted to 1480 rpm, and the suspension was carbonated by passing a 26 percent volume gas mixture of carbon dioxide in air at 118 nm3 / hour, corresponding to 19.7 liters per minute at standard temperature and pressure per kilogram of calcium hydroxide through the suspension. During carbonation, 100 kg of 10% w / w aqueous solution of zinc sulfate (ZnSO4.7H20) and 30 kg of 10% w / w aqueous sulfuric acid solution were added to the reaction mixture from a continuously for the total carbonation time period.
Foi conseguido com que a carbonatação fosse completada após 1 hora e 55 minutos de tempo de reação e foi indicada uma queda na condutividade em um mínimo, acompanhada por uma queda em pH em um valor constante abaixo de 8,0.Carbonation was achieved after 1 hour and 55 minutes of reaction time and a decrease in conductivity to a minimum was indicated, accompanied by a drop in pH at a constant value below 8.0.
Durante a carbonatação, a temperatura da suspensão foi deixada aumentar devido à natureza exotérmica da reação a até uma temperatura de suspensão final de 57°C.During carbonation, the temperature of the suspension was allowed to rise due to the exothermic nature of the reaction to a final suspension temperature of 57 ° C.
As impurezas residuais e/ ou a cal não- queimada não- reativa foram então removidas pela passagem da suspensão aquosa através de uma peneira de 45 pm. O produto da carbonataçâo acima foi uma suspensão aquosa de teor de sólidos de 15, 6% p/p de partículas de carbonato de cálcio primárias ultrafmas, ligadas de um modo conjunto, de modo a formar agregados esféricos porosos estáveis.Residual impurities and / or unreacted unburned lime were then removed by passing the aqueous suspension through a 45 µm sieve. The above carbonation product was an aqueous solids suspension of 15.6% w / w of ultra-primary primary calcium carbonate particles bonded together to form stable porous spherical aggregates.
Os cristais únicos como constituintes dos agregados foram caracterizados por um diâmetro de partícula de 20 a 50 nm e uma razão de aspecto de entre 1: 2 e 1: 10 de acordo com as figuras de SEM. Os agregados porosos, formados a partir destes cristais únicos, apresentaram diâmetros de entre 1 e 5 pm, com um diâmetro médio de 2 pm, também de acordo com as figuras de SEM.Single crystals as constituents of the aggregates were characterized by a particle diameter of 20 to 50 nm and an aspect ratio of between 1: 2 and 1: 10 according to the SEM figures. The porous aggregates formed from these single crystals had diameters of between 1 and 5 pm, with an average diameter of 2 pm, also according to the SEM figures.
Os dados de pigmento do produto obtido no processo acima descrito estão relacionados como o Exemplo 1 na Tabela 2.The product pigment data obtained in the process described above are listed as Example 1 in Table 2.
Os resultados da tabela para o Exemplo 1 confirmam a alta área de superfície do agregado/ aglomerado e as dimensões do agregado/ aglomerado apropriadas, mas um teor de sólidos insuficiente para as aplicações de revestimento subsequentes. De fato, os resultados de um ensaio de revestimento com uma corrida de formulação com um baixo teor de sólidos, de acordo com as condições de revestimento geral descritas a seguir, demonstram que, para uma adição de sólidos igual por área de superfície do papel, o revestimento com uma formulação de teor de sólidos mais baixo conduz a um decréscimo na densidade óptica (Tabela 1). É, portanto, necessário, alcançar uma concentração superior sem que ocorra uma perda notável ou degradação de agregados.The results from the table for Example 1 confirm the high aggregate / agglomerate surface area and appropriate aggregate / agglomerate dimensions, but an insufficient solids content for subsequent coating applications. Indeed, the results of a low solids formulation run coating test according to the general coating conditions described below demonstrate that for an equal solids addition per paper surface area, Coating with a lower solids formulation leads to a decrease in optical density (Table 1). It is therefore necessary to achieve a higher concentration without noticeable loss or degradation of aggregates.
Tabela 1: Efeito do teor de sólidos da suspensão total sobre 100% de densidade óptica preta Exemplo 2: Processo da invenção, concentração superior (Estágio B) do produto do Exemplo 1 2210 g da suspensão de carbonato de cálcio precipitada, obtida de acordo com o Estágio A do processo, como descrito no Exemplo 1, foram resfriados a 25°C e removida de água no Estágio B, usando um filtro pressurizado. É obtida uma torta de filtro de cerca de 43% de sólidos p/ p. O filtrado foi coletado e usado para a redispersão da torta do filtro. 50 g do filtrado obtido no estágio de remoção de água, como acima descrito, foram adicionados em uma unidade de dispersão de 1 litro, equipada com um propulsor e misturada com 16 g de uma solução a 40% p/p de um sal de sódio de ácido poliacrílico como um dispersante.Table 1: Effect of total suspension solids content on 100% black optical density Example 2: Process of the invention, higher concentration (Stage B) of the product of Example 1 2210 g of precipitated calcium carbonate suspension obtained according to Stage A of the process as described in Example 1 was cooled to 25 ° C and removed from water in Stage B using a pressurized filter. A filter cake of about 43% solids w / w is obtained. The filtrate was collected and used for the redispersion of the filter cake. 50 g of the filtrate obtained at the water removal stage as described above was added in a 1 liter dispersion unit equipped with a propellant and mixed with 16 g of a 40% w / w sodium salt solution of polyacrylic acid as a dispersant.
Ao interior desta mistura, a torta de filtro tendo um teor de umidade residual de 57% p/p, conforme obtida no estágio de remoção de água cima descrito, foi adicionada, de modo gradual, ao interior da unidade de dispersão, sob misturação contínua.Within this mixture, the filter cake having a residual moisture content of 57% w / w as obtained at the above water removal stage was gradually added to the interior of the dispersion unit under continuous mixing. .
Após cada adição da torta de filtro e homogeneização subseqüente, a viscosidade da suspensão de Brookfield a 100 rpm foi determinada. A adição da torta de filtro foi interrompida quando a viscosidade de Brookfield alcançou um limite máximo definido de aproximadamente 1000 mPas.After each addition of the filter cake and subsequent homogenization, the viscosity of the Brookfield suspension at 100 rpm was determined. The addition of the filter cake was stopped when Brookfield viscosity reached a defined upper limit of approximately 1000 mPas.
Neste ponto, 680 g da torta de filtro foram então adicionados. O produto do processo de concentração superior acima descrito foi uma suspensão aquosa com um teor de sólidos de 39,8% p/p de partículas de carbonato de cálcio primárias ultrafmas, ligadas de um modo conjunto, de modo a formar agregados esféricos porosos estáveis de 1 a 5 pm. A estrutura cristalina do produto foi determinada através de figuras de SEM.At this point, 680 g of the filter cake was then added. The product of the above concentration process described above was an aqueous suspension with a solids content of 39.8% w / w of ultra-primary primary calcium carbonate particles bonded together to form stable porous spherical aggregates of 1 to 5 pm. The crystal structure of the product was determined by SEM figures.
Os dados de pigmento do produto obtido no processo acima descrito estão relacionados como o Exemplo 2 na Tabela 2. A partir destes dados, pode ser observado que o pigmento obtido é caracterizado por um alto valor de área de superfície específica BET, o que mostra que foi obtida a alta superfície requerida para interagir e ligar a tinta junto com as dimensões do agregado/aglomerado apropriadas (de 1 a 2 pm de acordo com SEM) e o índice de amarelamento. O produto final é adicionalmente caracterizado por um teor de sólidos suficiente para aplicações de revestimento de papel para jato de tinta subseqüentes.The product pigment data obtained in the process described above are listed as Example 2 in Table 2. From these data, it can be seen that the obtained pigment is characterized by a high BET specific surface area value, which shows that the high surface area required to interact and bind the paint together with the appropriate aggregate / agglomerate dimensions (1-2 µm according to SEM) and yellowing index were obtained. The final product is further characterized by a sufficient solids content for subsequent inkjet paper coating applications.
Exemplo 3: Processo da invenção, concentração superior (Estágio B) do produto do Exemplo 1 2210 g da suspensão de carbonato de cálcio precipitado, obtida de acordo com o processo descrito no Exemplo 1, foram resfriados a 25°C e removidos de água usando um filtro pressurizado. O filtrado foi coletado e usado para a redispersão posterior da torta de filtro. 30 g do filtrado obtido no estágio de remoção de água, tal como acima descrito, foram adicionados a uma unidade de dispersão de 1 litro, equipada com um propulsor e misturados com 6, 4 g de uma solução a 35% p/p de Citrato de Sódio e 100 g de uma solução de sal de sódio a 6% p/p de Carbóxi Metil Celulose (CMC) como dispersante.Example 3: Process of the invention, higher concentration (Stage B) of the product of Example 1 2210 g of the precipitated calcium carbonate suspension obtained according to the process described in Example 1 was cooled to 25 ° C and removed from water using a pressurized filter. The filtrate was collected and used for subsequent redispersion of the filter cake. 30 g of the filtrate obtained at the water removal stage as described above was added to a 1 liter dispersion unit equipped with a propellant and mixed with 6.4 g of a 35% w / w Citrate solution Sodium and 100 g of a 6% w / w sodium Carboxy Methyl Cellulose (CMC) sodium salt solution as dispersant.
Ao interior desta mistura, uma torta de filtro tendo uma umidade residual de 57% p/py obtida no estágio de remoção de água acima descrito, foi adicionada, de modo gradual, à unidade de dispersão sob misturação contínua. Após cada adição de torta de filtro e homogeneização subseqüente, a viscosidade de Brookfield da suspensão a 100 rpm foi determinada. A adição da torta do filtro foi interrompida quando a viscosidade de Brookfield alcançou um limite máximo definido de aproximadamente 1000 mPas.Within this mixture, a filter cake having a residual moisture of 57% w / py obtained at the above described water removal stage was gradually added to the dispersion unit under continuous mixing. After each filter cake addition and subsequent homogenization, the Brookfield viscosity of the suspension at 100 rpm was determined. The addition of the filter cake was stopped when Brookfield viscosity reached a defined upper limit of approximately 1000 mPas.
Neste momento, 590 g da torta de filtro haviam sido adicionados. O produto do processo de concentração superior acima descrito foi uma suspensão aquosa com um teor de sólidos de 36,1% p/p de partículas de carbonato de cálcio primárias ultrafinas, ligadas de modo conjunto, para formar agregados esféricos porosos estáveis. A estrutura cristalina do produto foi determinada pelas figuras de SEM.At this time, 590 g of the filter cake had been added. The product of the above concentration process described above was an aqueous suspension having a solids content of 36.1% w / w of ultrafine primary calcium carbonate particles bonded together to form stable porous spherical aggregates. The crystal structure of the product was determined by the SEM figures.
Os dados de pigmento do produto obtido no processo acima descrito estão relacionados como o Exemplo 3 na Tabela 2.The product pigment data obtained in the process described above are listed as Example 3 in Table 2.
Os resultados reproduzem os mesmos comentários que no Exemplo 2.The results reproduce the same comments as in Example 2.
Exemplo 4: Processo da invenção, produção de PCC (Estágio A, opção de sulfato de magnésio e sulfato de zinco) e concentração superior (Estágio B) 150 kg de cal virgem foram adicionados a 1300 litros de água da bica, em um reator de agitação. Antes da adição de cal, a temperatura da água foi ajustada para 40°C. A cal virgem foi extinta durante 25 minutos, sob agitação contínua, e a suspensão resultante de hidróxido de cálcio (“leite de cal”) em um teor de sólidos de 12X 8% p/p foi peneirada em uma peneira de 100 um. A precipitação de carbonato de cálcio foi conduzida em um reator de aço inoxidável cilíndrico, com defletores, de 4000 litros, equipado com um agitado de gaseificação tendo uma unidade de dispersão de gás, um tubo de carbonatação de aço inoxidável, em uma corrente de gás de dióxido de carbono /ar ao propulsor, e sondas para monitorar o PH e a condutividade da suspensão. 700 litros da suspensão de hidróxido de cálcio, obtida no estágio de extinção como acima mencionado, foram adicionadas ao reator de carbonatação e a temperatura da mistura da reação foi ajustada à temperatura de partida desejada de 20°C.Example 4: Process of the invention, production of PCC (Stage A, Magnesium Sulphate and Zinc Sulphate Option) and higher concentration (Stage B) 150 kg of virgin lime was added to 1300 liters of spout water in a agitation. Prior to the addition of lime, the water temperature was adjusted to 40 ° C. The virgin lime was quenched for 25 minutes under continuous agitation and the resulting suspension of calcium hydroxide ("lime milk") in a solids content of 12X8% w / w was sieved in a 100 µm sieve. Precipitation of calcium carbonate was conducted in a 4000 liter baffled cylindrical stainless steel reactor equipped with a gasification stirring having a gas dispersion unit, a stainless steel carbonation tube, in a gas stream. carbon dioxide / air to the propellant, and probes to monitor the PH and conductivity of the suspension. 700 liters of the calcium hydroxide suspension obtained at the quenching stage as mentioned above were added to the carbonation reactor and the reaction mixture temperature was adjusted to the desired starting temperature of 20 ° C.
Antes do início da carbonatação, 30 kg de uma solução aquosa a 10% p/p de sulfato de magnésio (MgS04,7. 7 H20) foram adicionados ao leite de cal. O agitador foi então ajustado para 1480 rpm, a suspensão foi carbonatada pela passagem de uma mistura de gás de dióxido de carbono em um volume de 26 porcento, em ar, a 119 Nm3/h, correspondendo a 19,7 litros por minuto, em uma temperatura e pressão convencionais, por quilograma de hidróxido de cálcio, através da suspensão.Prior to the onset of carbonation, 30 kg of a 10% w / w aqueous solution of magnesium sulfate (MgSO 4, 7H 2 O) was added to the lime milk. The stirrer was then adjusted to 1480 rpm, the suspension was carbonated by passing a carbon dioxide gas mixture in a volume of 26 percent in air at 119 Nm3 / h, corresponding to 19.7 liters per minute at a conventional temperature and pressure per kilogram of calcium hydroxide through the suspension.
Durante a carbonatação, 100 kg de uma solução aquosa a 10% p/p de sulfato de zinco (ZnS04. 7 H20) e 0 kg de uma solução aquosa a 10% p/p de ácido sulfurico foram adicionados, de modo contínuo, ao longo do tempo de carbonatação total, à mistura da reação.During carbonation, 100 kg of a 10% w / w aqueous zinc sulfate solution (ZnSO 4 .7H 2 O) and 0 kg of a 10% w / w aqueous sulfuric acid solution were added continuously to the over the total carbonation time to the reaction mixture.
Foi alcançada a carbonatação completa após 1 hora e 50 minutos de tempo de reação e indicada por uma queda na condutividade a um mínimo, acompanhada por uma queda no pH a um valor constante, abaixo de 8,0.Complete carbonation was achieved after 1 hour and 50 minutes of reaction time and indicated by a drop in conductivity to a minimum, accompanied by a drop in pH to a constant value below 8.0.
Durante a carbonatação, a temperatura da suspensão foi deixada aumentar, resultando em uma temperatura da suspensão final de 58°C, devido ao calor gerado durante a reação exotérmica.During carbonation, the temperature of the suspension was allowed to rise resulting in a final suspension temperature of 58 ° C due to the heat generated during the exothermic reaction.
Estágio de Concentração Superior: A suspensão foi então peneirada em uma peneira de 45 pm, antes de ser alimentada a uma centrífuga de remoção de água (operando a 4440 rpm) em uma taxa de 350 1/ hora. A torta de filtro com concentração superior, descarregada pela centrífuga de remoção de água, foram adicionados 4,75% p/p de uma solução a 40% p/p de um sal de sódio do ácido poliacrílico como auxiliar de dispersão, de um modo contínuo. A mistura foi então novamente dispersada em uma unidade de misturação e o produto com concentração superior foi recuperado como uma suspensão aquosa do pigmento. O produto dos estágios de carbonatação e concentração superior, como acima mencionado, foram uma suspensão aquosa com um teor de sólidos de 39% p/p de partículas de carbonato de cálcio primário ultrafinas, ligadas de modo conjunto, de modo a formar agregados esféricos porosos estáveis. Os cristais únicos como constituintes dos agregados apresentaram uma forma de partícula acicular, com um diâmetro de 20 a 50 nm, e razões de aspecto de entre 1:2 e 1:10. Os agregados porosos, formados a partir destes cristais únicos, apresentaram diâmetros de entre 1 e 5 pm, com um diâmetro médio de 2 pm. A estrutura cristalina do produto foi determinada através de figuras de SEM.Higher Concentration Stage: The suspension was then sieved through a 45 pm sieve before being fed to a water removal centrifuge (operating at 4440 rpm) at a rate of 350 l / hour. The higher concentration filter cake discharged by the water removal centrifuge added 4.75% w / w of a 40% w / w solution of a polyacrylic acid sodium salt as a dispersion aid continuous. The mixture was then again dispersed in a mixing unit and the higher concentration product was recovered as an aqueous pigment suspension. The product of the higher concentration carbonation stages, as mentioned above, was an aqueous suspension with a solids content of 39% w / w of ultrafine primary calcium carbonate particles bonded together to form porous spherical aggregates. stable. The single crystals as constituents of the aggregates had an acicular particle shape with a diameter of 20 to 50 nm and aspect ratios of between 1: 2 and 1:10. The porous aggregates formed from these single crystals had diameters of between 1 and 5 pm, with an average diameter of 2 pm. The crystal structure of the product was determined by SEM figures.
Os dados do pigmento do produto obtidos no processo acima descrito estão relacionados como o Exemplo 4 na Tabela 2.Product pigment data obtained in the process described above are listed as Example 4 in Table 2.
Os resultados reproduzem os mesmos comentários que os Exemplos 2 e 3.The results reproduce the same comments as Examples 2 and 3.
Exemplo 5: Processo da invenção, Estágio A, opção de sulfato de magnésio e sulfato de alumínio 115kg de cal virgem foram adicionados a 1000 litros de água da bica em um reator de agitação. Antes da adição de cal, a temperatura da -água fof ajustada para 40°C. A cal virgem foi extinta durante 25 minutos, sob condições de agitação, e a suspensão resultante de hidróxido de cálcio (“ leite de cal”) em um teor de sólidos de 12, 7% foi então peneirada em uma peneira de 100 pm. O precipitado de carbonato de cálcio foi conduzido em um reator de aço inoxidável cilíndrico com defletores, equipado com um agitador de gaseificação tendo uma unidade de dispersão de gás, um tubo de carbonatação de aço inoxidável para dirigir uma corrente de gás de dióxido de carbono/ar ao propulsor e sondas para monitorar o pH e a condutividade da suspensão. 700 litros da suspensão de hidróxido de cálcio, obtidos no estágio de extinção, como acima mencionado, foram adicionados ao reator de carbonatação, e a temperatura da mistura da reação foi ajustada para a temperatura de partida desejada de 20°C.Example 5: Process of the Invention, Stage A, Magnesium Sulphate Option and 115kg Virgin Lime Aluminum Sulphate were added to 1000 liters of spout water in a stir reactor. Prior to the addition of lime, the water temperature is set to 40 ° C. The virgin lime was quenched for 25 minutes under stirring conditions, and the resulting suspension of calcium hydroxide ("lime milk") at a solids content of 12.7% was then sieved in a 100 µm sieve. The calcium carbonate precipitate was conducted in a baffled cylindrical stainless steel reactor equipped with a gasification stirrer having a gas dispersion unit, a stainless steel carbonation tube to direct a carbon dioxide gas stream / air to the propellant and probes to monitor the pH and conductivity of the suspension. 700 liters of the calcium hydroxide suspension obtained at the quenching stage as mentioned above was added to the carbonation reactor, and the reaction mixture temperature was adjusted to the desired starting temperature of 20 ° C.
Antes do início da carbonatação, 30 kg de uma solução aquosa a 10% p/p de sulfato de magnésio (MgSCV 7H20) foram adicionados ao leite de cal. O agitador foi então ajustado para 1480 rpm, e a suspensão foi carbonatada pela passagem de uma mistura gasosa de dióxido de carbono em um volume de 26 porcento, em ar, a 118 Nm3/ hora, correspondendo a 19,7 litros por minuto, em uma temperatura e pressão padrões, por quilograma de hidróxido de cálcio, através da suspensão.Prior to the onset of carbonation, 30 kg of a 10% w / w aqueous solution of magnesium sulfate (MgSCV 7H20) was added to the lime milk. The stirrer was then adjusted to 1480 rpm, and the suspension was carbonated by passing a gaseous mixture of carbon dioxide in a volume of 26 percent in air at 118 Nm3 / hour, corresponding to 19.7 liters per minute in a standard temperature and pressure per kilogram of calcium hydroxide through the suspension.
Durante a carbonatação, 100 kg de solução aquosa a 10% p/p de sulfato de alumínio (A^SO^. 18 Η20) e 30 kg de solução aquosa a 10% p/p de ácido sulfórico foram adicionados, de modo contínuo, à mistura da reação, durante o período de tempo de carbonatação total.During carbonation, 100 kg of 10% w / w aqueous solution of aluminum sulfate (H2 SO4. 18 Η20) and 30 kg of 10% w / w aqueous sulfuric acid solution were added continuously. to the reaction mixture over the total carbonation time period.
Foi conseguido que a carbonatação fosse completada após 1 hora a 48 minutos de tempo de reação e indicado por uma queda na condutividade a um mínimo, acompanhado por uma queda no pH a um valor constante, abaixo de 8,0.Carbonation was achieved after 1 hour to 48 minutes of reaction time and was indicated by a drop in conductivity to a minimum, accompanied by a drop in pH at a constant value below 8.0.
Durante a carbonatação, a temperatura da suspensão foi deixada aumentar, resultando em uma temperatura da suspensão final de 61°C, devido ao calor gerado durante a reação exotérmica. A suspensão foi então peneirada em um peneira de 45 pm, e o produto foi recuperado como uma suspensão aquosa do pigmento. O produto do estágio de carbonatação acima descrito era uma suspensão aquosa com um teor de sólidos de 14,3% de partículas de carbonato de cálcio primário ultrafinas, ligadas de um modo conjunto, de modo a formar agregados esféricos porosos estáveis.During carbonation, the temperature of the suspension was allowed to rise resulting in a final suspension temperature of 61 ° C due to the heat generated during the exothermic reaction. The suspension was then sieved in a 45 µm sieve, and the product was recovered as an aqueous pigment suspension. The carbonation stage product described above was an aqueous suspension with a solids content of 14.3% of ultrafine primary calcium carbonate particles bonded together to form stable porous spherical aggregates.
Os cristais únicos como constituintes dos agregados são caracterizados por formas de partícula aciculares com um diâmetro de 20 a 50 nm e razões de aspecto de entre 1:2 e 1:10.Unique crystals as constituents of the aggregates are characterized by acicular particle shapes with a diameter of 20 to 50 nm and aspect ratios of between 1: 2 and 1:10.
Os agregados porosos, formados a partir destes cristais únicos, apresentaram diâmetros de entre 1 e 5 pm, com um diâmetro médio de 2 pm. A estrutura cristalina do produto foi determinada através de figuras de SEM.The porous aggregates formed from these single crystals had diameters of between 1 and 5 pm, with an average diameter of 2 pm. The crystal structure of the product was determined by SEM figures.
Os dados de pigmento do produto obtido no processo acima descrito são relacionados como o Exemplo 5 na Tabela 2.The product pigment data obtained in the process described above are listed as Example 5 in Table 2.
Exemplo 6: Processo da invenção, concentração superior (Estágio B) do produto do Exemplo 5 10 litros da suspensão de carbonato de cálcio precipitado, obtidos de acordo com o processo descrito no Exemplo 5, foram peneirados em uma peneira de 45 pm, antes de serem alimentados a um evaporador térmico. O evaporador consistiu de um vaso de aço inoxidável cilíndrico, equipado com um agitador e uma unidade de aquecimento de manta dupla, operando com óleo sintético auente a 120°C como um meio de aquecimento.Example 6: Process of the invention, higher concentration (Stage B) of the product of Example 5 10 liters of precipitated calcium carbonate suspension, obtained according to the process described in Example 5, were sieved in a 45 pm sieve before be fed to a thermal evaporator. The evaporator consisted of a cylindrical stainless steel vessel equipped with a stirrer and a double-blanket heating unit operating with synthetic oil at 120 ° C as a heating medium.
Antes da evaporação, 8,5% p/p de uma solução a 40% p/p de um sal de sódio -de ácido poliacrílico como auxiliar de dispersão foram adicionados à suspensão de carbonato de cálcio precipitado e misturados na mesma. A concentração superior térmica foi alcançada através da evaporação no referido aparelho de evaporação laboratorial, sob pressão atmosférica, em temperaturas de suspensão na faixa de 90 a 95°C, A evaporação foi interrompida quando a viscosidade de Brookfield alcançou um limite máximo definido de aproximadamente 100 mPas. O produto do processo de concentração superior, acima definido, era uma suspensão aquosa com um teor de sólidos de 35, 5% p/ p de partículas de carbonato de cálcio primário ultrafinas, ligadas de modo conjunto, de modo a formar agregados esféricos porosos estáveis. A estrutura cristalina do produto foi determinada através de figuras de SEM.Prior to evaporation, 8.5% w / w of a 40% w / w solution of a sodium salt of polyacrylic acid as a dispersion aid was added to the precipitated calcium carbonate suspension and mixed therewith. Higher thermal concentration was achieved by evaporation in said laboratory evaporator under atmospheric pressure at suspension temperatures in the range of 90 to 95 ° C. Evaporation was stopped when Brookfield viscosity reached a defined upper limit of approximately 100 ° C. mPas. The product of the above-defined higher concentration process was an aqueous suspension having a solids content of 35.5% w / w of ultrafine primary calcium carbonate particles bonded together to form stable porous spherical aggregates. . The crystal structure of the product was determined by SEM figures.
Os dados de pigmento do produto, obtidos no processo acima descrito, estão relacionados como Exemplo 6 na Tabela 2.Product pigment data obtained in the process described above are listed as Example 6 in Table 2.
Exemplo 7: Processo da invenção, Estágio A (opção de sulfato de magnésio e sulfato de zinco) 115 kg de cal virgem foram adicionados a 1000 litros de água da bica em um reator de agitação. Antes da adição de cal, a temperatura da água foi ajustada para 40° C. A cal virgem foi extinta durante 25 minutos, sob condições de agitação, e a suspensão resultante de hidróxido de cálcio (“leite de cal”) em um teor de sólidos de 12, 5% p/p foi então peneirada em uma peneira de 100 pm. O precipitado de carbonato de cálcio foi conduzido a um reator . de aço inoxidável, cilíndrico, com defletores, equipado com um agitador de gaseificação tendo uma unidade de dispersão de gás, um tubo de carbonatação de aço inoxidável para dirigir uma corrente gasosa de dióxido de carbono/ ar ao propulsor, e sondas para monitorar o pH e a condutividade da suspensão. 700 litros da suspensão de hidróxido de cálcio obtidos no estágio de extinção, como acima mencionado, foram adicionados ao reator de carbonatação, e a temperatura da mistura da reação foi ajustada para a temperatura de partida desejada de 20°C.Example 7: Process of the invention, Stage A (Magnesium Sulphate and Zinc Sulphate Option) 115 kg of virgin lime was added to 1000 liters of spout water in a stir reactor. Prior to the addition of lime, the water temperature was adjusted to 40 ° C. The virgin lime was quenched for 25 minutes under stirring conditions and the resulting suspension of calcium hydroxide (“lime milk”) at a content of 12.5% w / w solids were then sieved in a 100 µm sieve. The calcium carbonate precipitate was led to a reactor. stainless steel, cylindrical, baffled, equipped with a gasification stirrer having a gas dispersion unit, a stainless steel carbonation tube to direct a carbon dioxide / air gas stream to the impeller, and probes to monitor the pH and the conductivity of the suspension. 700 liters of the extinction stage calcium hydroxide suspension, as mentioned above, were added to the carbonation reactor, and the reaction mixture temperature was adjusted to the desired starting temperature of 20 ° C.
Antes do início da carbonatação, 30 kg de uma solução aquosa a 10% p/p de sulfato de magnésio (MgS04. 7 H20) foram adicionados ao leite de cal. O agitador foi então ajustado para 1480 rpm e a suspensão foi carbonatada pela passagem de uma mistura gasosa de dióxido de carbono em um volume percentual de 26 porcento, em ar, a 118 Nm3/ hora, correspondendo a 19,7 litros por minuto, em temperatura e pressão padrões, por quilograma de hidróxido de cálcio, através da suspensão.Prior to the onset of carbonation, 30 kg of a 10% w / w aqueous solution of magnesium sulfate (MgSO4.7H20) was added to the lime milk. The stirrer was then adjusted to 1480 rpm and the suspension was carbonated by passing a gaseous mixture of carbon dioxide in a percent volume of 26 percent in air at 118 Nm3 / hour, corresponding to 19.7 liters per minute in standard temperature and pressure per kilogram of calcium hydroxide through the suspension.
Durante a carbonatação, 100 kg de uma solução aquosa a 10% p/p de sulfato de zinco (ZnSCh, 7H2o) e 30 kg de uma solução aquosa a 10% p/p de ácido sulfurico, foram adicionados, de modo contínuo, à mistura da reação, durante o período de carbonatação total.During carbonation, 100 kg of a 10% w / w aqueous zinc sulfate solution (ZnSCh, 7H2o) and 30 kg of a 10% w / w aqueous sulfuric acid solution were added continuously to the reaction mixture during the total carbonation period.
Foi alcançado que a carbonatação fosse completada após 1 hora e 43 minutos de tempo de reação e indicado por uma queda na condutividade a um mínimo, acompanhada por uma queda no pH a um valor constante, abaixo de 8,0.It was achieved that carbonation was completed after 1 hour and 43 minutes of reaction time and indicated by a drop in conductivity to a minimum, accompanied by a drop in pH to a constant value below 8.0.
Durante a carbonatação, a temperatura da suspensão foi deixada aumentar, resultando em uma temperatura de suspensão final de 62°C, devido ao calor gerado durante a reação exotérmíca. A suspensão foi então peneirada em uma peneira de 45 μιη e o jproduto recuperado como uma suspensão aquosa do pigmento. O produto do estágio de carbonatação, acima descrito, foi uma suspensão aquosa, Gom um teor de sólidos de 13, 7% p/o de partículas de carbonato de cálcio primário ultrafinas, ligadas de modo conjunto, e modo a formar agregados esféricos porosos estáveis.During carbonation, the temperature of the suspension was allowed to rise, resulting in a final suspension temperature of 62 ° C, due to the heat generated during the exothermic reaction. The suspension was then sieved through a 45 μιη sieve and the product recovered as an aqueous pigment suspension. The carbonation stage product described above was an aqueous suspension, having a solids content of 13.7% w / o of ultrafine primary calcium carbonate particles bonded together to form stable porous spherical aggregates. .
Os cristais únicos como constituintes dos agregados foram caracterizados por formas de partícula aciculares, com um diâmetro de 20 a 50 nm e razões de aspecto de entre 1:2 e 1: 10.Single crystals as constituents of the aggregates were characterized by acicular particle shapes, with a diameter of 20 to 50 nm and aspect ratios of between 1: 2 and 1: 10.
Os agregados porosos, formados a partir destes cristais únicos, apresentaram diâmetros de entre 1 e 5 μτη, com um diâmetro médio de 2 gm. A estrutura cristalina do produto foi determinada através de figuras de SEM.The porous aggregates, formed from these unique crystals, presented diameters of between 1 and 5 μτη, with an average diameter of 2 gm. The crystal structure of the product was determined by SEM figures.
Os dados de pigmento do produto obtido no processo acima descrito são relacionados como Exemplo 7 na Tabela 2.The product pigment data obtained in the process described above are listed as Example 7 in Table 2.
Estes resultados reproduzem os mesmos comentários que para o Exemplo 1.These results reproduce the same comments as for Example 1.
Exemplo 8: Processo da invenção, concentração superior (Estágio B) do produto do Exemplo 7 10 litros da suspensão de carbonato de cálcio precipitada, de acordo com o processo descrito no Exemplo 7, foram peneirados em uma peneira de 45 gm sendo antes alimentados a um aparelho de evaporação térmica. O aparelho de evaporação térmica consistiu de um vaso de aço inoxidável cilíndrico, equipado com um agitador e uma unidade de aquecimento de manta dupla, operando com um óleo sintético quente a 120°C como um meio de aquecimento.Example 8: Process of the invention, higher concentration (Stage B) of the product of Example 7 10 liters of the precipitated calcium carbonate suspension according to the process described in Example 7 were sieved in a 45 gm sieve and then fed to a thermal evaporation apparatus. The thermal evaporation apparatus consisted of a cylindrical stainless steel vessel equipped with a stirrer and a double blanket heating unit operating with a hot synthetic oil at 120 ° C as a heating medium.
Antes da evaporação, 8,5% p/p de uma solução a 40% p/p de um sal de sódio de ácido poliacrílico como um auxiliar de dispersão foram adicionados à suspensão de carbonato de cálcio precipitado e misturados na mesma. A concentração superior térmica foi alcançada através de evaporação no referido evaporador laboratorial, sob pressão atmosférica, em temperaturas de suspensão na faixa de 90 a 95°C. A evaporação foi interrompida quando a viscosidade de Brookfield alcançou um limite máximo definido de aproximadamente 1000 mPas. O produto do processo de concentração superior acima descrito foi uma suspensão aquosa, com um teor de sólidos de 36,7% p/p de partículas de carbonato de cálcio primário ultrafinas, ligadas de modo conjunto, de modo a formar agregados esféricos porosos estáveis. A estrutura cristalina do produto foi determinada através de figuras de SEM.Prior to evaporation, 8.5% w / w of a 40% w / w solution of a polyacrylic acid sodium salt as a dispersion aid was added to the precipitated calcium carbonate suspension and mixed therewith. Higher thermal concentration was achieved by evaporation in said laboratory evaporator under atmospheric pressure at suspension temperatures in the range of 90 to 95 ° C. Evaporation was stopped when Brookfield viscosity reached a defined upper limit of approximately 1000 mPas. The product of the above concentration process described above was an aqueous suspension having a solids content of 36.7% w / w of ultrafine primary calcium carbonate particles bonded together to form stable porous spherical aggregates. The crystal structure of the product was determined by SEM figures.
Os dados do pigmento do produto obtido no processo acima descrito são relacionados como o Exemplo 8 na Tabela 2.The product pigment data obtained in the process described above are listed as Example 8 in Table 2.
Exemplo 9: Processo da invenção, produção de PCC (Estágio A, opção de sulfato de magnésio e sulfato de zinco) e concentração superior (Estágio B). 115 kg de cal virgem foram adicionados a 1000 litros de água da bica, em um reator de agitação. Antes da adição de cal, a temperatura da água foi ajustada para 40°C. A cal virgem foi extinta durante 25 minutos, sob agitação contínua, e a suspensão resultante de hidróxido de cálcio (“leite de cal “, em um teor de sólidos de 13,5% p/p, foi então peneirada em uma peneira de 100 pm. A precipitação de carbonato de cálcio foi conduzida em um reator de aço inoxidável cilíndrico, com defletores, de 1000 litros, equipado com um agitador de gaseificação, caracterizado por uma unidade de dispersão de gás, um tubo de carbonatação de aço inoxidável para dirigir uma corrente gasosa de dióxido de carbono/ar ao propulsor, e sondas para monitorar o pH e a condutividade da suspensão. 700 litros de uma suspensão de hidróxido deeálcio, obtidos no estágio de extinção, como acima mencionado, foram adicionados ao reator de carbonatação e a temperatura da mistura da reação foi ajustada para a temperatura de partida desejada de 20° C.Example 9: Process of the invention, PCC production (Stage A, Magnesium Sulphate and Zinc Sulphate Option) and higher concentration (Stage B). 115 kg of virgin lime was added to 1000 liters of water from the spout in a stir reactor. Prior to the addition of lime, the water temperature was adjusted to 40 ° C. The virgin lime was quenched for 25 minutes under continuous agitation and the resulting suspension of calcium hydroxide ("lime milk" at a solids content of 13.5% w / w was then sieved in a 100 µm sieve Calcium carbonate precipitation was conducted in a 1000 liter baffled cylindrical stainless steel reactor equipped with a gasification stirrer, characterized by a gas dispersion unit, a stainless steel carbonation tube to direct a carbon dioxide / air gaseous stream to the propellant, and probes to monitor the pH and conductivity of the suspension 700 liters of a calcium hydroxide suspension obtained at the quenching stage as mentioned above have been added to the carbonation reactor and The temperature of the reaction mixture was adjusted to the desired starting temperature of 20 ° C.
Antes do início da carbonatação, 30 kg de uma solução aquosa a 10% p/p de sulfato de magnésio (MgS04. 7H20) foram adicionados ao leite de cal. O agitador foi então ajustado para 1480 rpm, e a suspensão foi carbonatada pela passagem de uma mistura de gás de dióxido de carbono em um volume de 26 porcento, em ar, a 118 nm3/ hora, correspondendo a 19,7 litros por minuto, em uma temperatura e pressão padrões, por quilograma de hidróxido de sódio, através da suspensão. Durante a carbonatação, 100 kg de uma solução aquosa a 10% p/p de sulfato de zinco (ZnSCV 7H20) e 30 kg de uma solução aquosa a 10% p/p de ácido sulfurico foram adicionados, de modo contínuo, à mistura da reação durante o período de tempo de carbonatação total.Prior to the onset of carbonation, 30 kg of a 10% w / w aqueous solution of magnesium sulfate (MgSO4.7H20) was added to the lime milk. The stirrer was then adjusted to 1480 rpm, and the suspension was carbonated by passing a 26 percent volume of carbon dioxide gas mixture in air at 118 nm3 / hour, corresponding to 19.7 liters per minute, at a standard temperature and pressure per kilogram of sodium hydroxide through the suspension. During carbonation, 100 kg of a 10% w / w aqueous zinc sulfate solution (ZnSCV 7H20) and 30 kg of a 10% w / w aqueous sulfuric acid solution were added continuously to the mixture. reaction over the total carbonation time period.
Foi conseguido que a carbonatação fosse completada após 1 hora e 44 minutos de tempo de reação, e indicada por uma queda na condutívidade a um mínimo, acompanhada por uma queda no pH a um valor constante, abaixo de 8,0.Carbonation was achieved after 1 hour and 44 minutes of reaction time, and was indicated by a drop in conductivity to a minimum, accompanied by a drop in pH to a constant value below 8.0.
Durante a carbonatação, a temperatura da suspensão foi deixada aumentar, resultando em uma temperatura da suspensão final de 56°C, devido ao calor gerado durante a reação exotérmica. A suspensão foi então peneirada em uma peneira de 45 gm. Estágio de Concentração Superior A suspensão peneirada foi então alimentada em uma taxa de 4001/hora a uma centrífuga de remoção de água operando a 4440 rpm. À torta do filtro com concentracão superior, descarregada pela centrífuga de remoção de água, foram adicionados 6% p/p de uma solução de 40% do sal de sódio do ácido poliacrílico como um auxiliar de dispersão, de um modo contínuo. A mistura foi então novamente dispersada em uma unidade de misturação e o produto com concentração superior foi recuperado como uma suspensão aquosa do pigmento. O produto dos estágios de carbonatação e concentração superior acima descritos era uma suspensão aquosa com um teor de sólidos de 39,9% p/p de partículas de carbonato de cálcio primário ultrafmas, ligadas de um modo conjunto, de modo a formar agregados esféricos porosos. Os cristais únicos como constituintes dos agregados possuíam um forma de partícula acicular, com um diâmetro de 20 a 50 nm e razões de aspecto de entre 1:2 e 1:10. O agregados porosos, formados a partir destes cristais únicos, apresentaram diâmetros de entre 1 e 5 pm, com um diâmetro médio de 2 pim. A estrutura cristalina do produto foi determinada através de figuras de SEM.During carbonation, the temperature of the suspension was allowed to rise, resulting in a final suspension temperature of 56 ° C due to the heat generated during the exothermic reaction. The suspension was then sieved in a 45 gm sieve. Higher Concentration Stage The sieved suspension was then fed at a rate of 4001 / hour to a water removal centrifuge operating at 4440 rpm. To the higher concentration filter cake discharged by the water removal centrifuge was added 6% w / w of a 40% solution of the polyacrylic acid sodium salt as a dispersion aid continuously. The mixture was then again dispersed in a mixing unit and the higher concentration product was recovered as an aqueous pigment suspension. The product of the carbonation stages and higher concentration described above was an aqueous suspension with a solids content of 39.9% w / w of ultra-primary primary calcium carbonate particles bonded together to form porous spherical aggregates. . The single crystals as constituents of the aggregates had an acicular particle shape with a diameter of 20 to 50 nm and aspect ratios of 1: 2 to 1:10. The porous aggregates formed from these unique crystals had diameters of between 1 and 5 pm, with an average diameter of 2 pim. The crystal structure of the product was determined by SEM figures.
Os dados do pigmento do produto, obtidos no processo acima descrito, estão relacionados como o Exemplo 9 na Tabela 2.Product pigment data obtained in the process described above are listed as Example 9 in Table 2.
Na Tabela 2, a área de superfície específica (SSA) foi medida usando um Tristar 3000 Analyser, distribuição de tamanho de partícula (PSD) usando um Helos Sympatec, brilho usando um Datacolor Elrepho 3000 Jerics, teor de sólidos usando uma balança Mettler Toledo HB43, e viscosidade usando um Brookfield DVII Viscosimeter, todos de acordo com as recomendações do fabricante.In Table 2, specific surface area (SSA) was measured using a Tristar 3000 Analyzer, particle size distribution (PSD) using a Helos Sympatec, gloss using a Datacolor Elrepho 3000 Jerics, solids content using a Mettler Toledo HB43 scale. , and viscosity using a Brookfield DVII Viscosimeter, all according to the manufacturer's recommendations.
Tabela 2: Características dòs Pigmentos e Suspensões Contendo Pigmento da Invepção (todas concentrações superiores com disoersantes aniiônicosl catiônicos ou em combinação) Ensaios de Revestimento Uma seleção dos produtos acima da invenção foi introduzida em suspensões de revestimento de papel e revestida sobre papel.Table 2: Characteristics of Pigments and Suspensions Containing Invention Pigment (all higher concentrations with cationic anionic disoersants or in combination) Coating Tests A selection of the above products has been introduced into paper coated and paper coated suspensions.
Ensaios de Revestimento baseados em suspensões dos Exemplos 4, 6 e 8 Três suspensões de revestimento de papel foram preparadas, cada qual usando uma das três suspensões de PCC preparadas de acordo com a invenção, iunto com aditivos convencionais.Suspension-based Coating Tests of Examples 4, 6 and 8 Three paper coating suspensions were prepared, each using one of the three PCC suspensions prepared according to the invention, along with conventional additives.
Emox TSC é um amido de batata oxidado de Emsland-Staerke GmbH, Basoplast PR 8172 é um aglutinante da BASF, Catiofast CS é um aditivo catiônico Poly-Dadmac de BASF, e Lupamin 6005 é polivinil-formamida de BASF.Emox TSC is an oxidized potato starch from Emsland-Staerke GmbH, Basoplast PR 8172 is a BASF binder, Catiofast CS is a Poly-Dadmac cationic additive of BASF, and Lupamin 6005 is polyvinylformamide from BASF.
Tabela 3: ComDosicões da formulação de revestimento tem Dartesl Duas suspensões de revestimento de papel adicional foram preparadas, cada qual usando uma de duas suspensões de PCC preparadas de acordo com a invenção, junto com outra seleção de aditivos padrões (Mowiol 26 -88, Printofix Cartafix VXT01 e Cartabond TS1 de Clariant).Table 3: Dartesl Coating Formulation Doses Two additional paper coating suspensions were prepared, each using one of two PCC suspensions prepared according to the invention, along with another selection of standard additives (Mowiol 26 -88, Printofix). Cartafix VXT01 and Cartabond TS1 from Clariant).
Tabela 4: Composições da formulação de revestimento (em partes) A suspensão de revestimento 1 foi então revestida simultaneamente sobe ambos os lados de um papel base, que é descrito na Tabela 5, usando a MSP Jargenberg, sob as condições relacionadas na Tabela 6.Coating formulation compositions (parts) Coating suspension 1 was then coated simultaneously on both sides of a base paper, which is described in Table 5 using the Jargenberg MSP under the conditions listed in Table 6.
Tabela 5: Características do papel base revestido usando a Suspensão de Revestimento 1 Tabela 6: Condições da Máquina na MSP Jagenberg usando a Suspensão de Revestimento 1 Suspensão de revestimento 1 As suspensões de revestimento 2, 3, 4 e 5 foram revestidas sobre um lado de um papel base, que é descrito na Tabela 7, usando o aparelho de revestimento K, sob as condições relacionadas na Tabela 8. Tabela 7: Características do papel base revestido nas Suspensões de Revestimento 2, 3 4 e 5 Tabela 8: Condições da Máquina de Revestimento sobre um Aparelho de Revestimento K com uma haste ranhurada para as Suspensões de Revestimento 2,3, 4 e 5.Table 5: Features of Coated Base Paper Using Coating Suspension 1 Table 6: Machine Conditions at Jagenberg MSP Using Coating Suspension 1 Coating Suspension 1 Coating suspensions 2, 3, 4 and 5 were coated on one side of a base paper, which is described in Table 7 using Coating Apparatus K under the conditions listed in Table 8. Table 7: Coated Base Paper Characteristics in Coating Suspensions 2, 3 4 and 5 Table 8: Machine Conditions Coating over a Coating Device K with a splined rod for Coating Suspensions 2,3, 4 and 5.
Ensaios de impressão a jato de tinta Ensaios de impressão em três impressoras a jato de tinta diferentes, ou seja a Epson Stylus Photo 950, a HP Deskjet 5550 e a Canon i950 foram usados para comparar a capacidade de impressão por jato de tinta de papéis revestidos com os pigmentos da invenção, em oposição a papéis para jato de tinta do mercado. Os cartões deteste de impressão foram projetados para avaliar a densidade óptica, assim como o grau de perfilação e de sangria.Inkjet printing tests Tests on three different inkjet printers, namely the Epson Stylus Photo 950, HP Deskjet 5550, and Canon i950, were used to compare the inkjet printability of coated paper. with the pigments of the invention as opposed to inkjet papers on the market. Print-test cards are designed to evaluate optical density as well as profiling and bleed.
Os papéis HP Bright White e Epson S041214 são comercializados como papéis para jato de tinta para propósitos múltiplos. Os papéis Zweckform 2585 e Epson S041061 são considerados como representando papéis para jato de tinta foscos, de alta qualidade, que oferecem uma qualidade de impressão mais alta do que os papéis para jato de tinta para múltiplos propósitos convencionais. A densidade óptica foi medida usando o densitômetro Gretag D 186 de acordo com os procedimentos convencionais indicados pelo fabricante. Para uma igual quantidade de tinta aplicada, quanto mais alta a densidade óptica, melhor o revestimento mantém os corantes sobre a superfície do papel.HP Bright White and Epson S041214 papers are marketed as multipurpose inkjet papers. Zweckform 2585 and Epson S041061 papers are considered to represent high quality matte inkjet papers that offer higher print quality than conventional multipurpose inkjet papers. Optical density was measured using the Gretag D 186 densitometer according to the manufacturer's standard procedures. For an equal amount of ink applied, the higher the optical density, the better the coating keeps the dyes on the paper surface.
Papel Revestido com a Suspensão de Revestimento 1: O ensaio de revestimento que se segue (Ensaio de Revestimento 1) foi executado revestindo a Suspensão de Revestimento 1, à base da suspensão de PCC do Exemplo 4, sobre o papel base, tal como acima descrito. _ A sangria e a perfilação em um primeiro tipo de cartão de teste de impressão foram medidos usando instrumentação PapEye a partir de ONLY Solution GmbEIm, de acordo com os procedimentos padrões fornecidos pelo fabricante. Quando mais baixo o valor medido, melhor a sangria e a perfilação.Coating Suspension 1 Coated Paper: The following coating assay (Coating Assay 1) was performed by coating Coating Suspension 1, based on the PCC suspension of Example 4, onto the base paper as described above. . Bleeding and profiling on a first type of test print card were measured using PapEye instrumentation from ONLY Solution GmbEIm according to standard procedures provided by the manufacturer. The lower the measured value, the better the bleed and profiling.
Tabela 9: Resultados de Densidade Óptica e de Sangria/Perfílação de Papel Revestido com o Pigmento de revestimento da Invenção, em Oposição a Papéis do Mercado A tabela abaixo mostra que a densidade óptica obtida com o produto da invenção é superior aos papéis do mercado para múltiplos propósitos comparáveis e se aproxima da qualidade de um papel para jato de tinta superior. A sangria obtida com o produto da invenção é igual ou inferior a outros papéis do mercado equivalentes. A perfílação obtida com o produto da invenção é inferior a outros papéis do mercado. A densidade óptica aperfeiçoada, a sangria e a perfílação atestam quanto a um equilíbrio aperfeiçoado das propriedades de absorção/ adsorção do revestimento do papel em relação a produtos do mercado competitivos.Table 9: Optical Density and Bleeding / Profiling Results of Coated Paper of the Invention Coating Opposition to Market Papers The table below shows that the optical density obtained with the product of the invention is higher than market papers for comparable purposes and approximates the quality of superior inkjet paper. The bleed obtained with the product of the invention is equal to or less than other equivalent market papers. The profile obtained with the product of the invention is inferior to other papers on the market. Improved optical density, bleed and profiling attest to an improved balance of paper coating absorption / adsorption properties against competitive market products.
Além disso, a estrutura do pigmento não influenciou, de modo negativo, a capacidade de processamento. A capacidade de processamento foi efetivamente aperfeiçoada, pois menos acúmulo seco foi observado sobre a MSP.In addition, the pigment structure did not negatively influence the processing capacity. The processing capacity was effectively improved as less dry accumulation was observed on the MSP.
Tabela 10: Densidade Óptica e Resultados de Sangria/Perfílação do Papel Revestido com o Pigmento de Revestimento da Invenção, em Oposição a Papéis do Mercado.Table 10: Optical Density and Bleeding / Profiling Results of Paper Coated with the Invention Coating Pigment Opposed to Market Papers.
Os resultados de densidade óptica da invenção foram superiores a papéis do mercado comparáveis e, em alguns casos também em relação a papéis para jato de tinta de qualidade mais alta. Uma sangria diminuída e um grau similar de perfilação em relação a e comparável a um dos papéis de qualidade mais alta foi também observado.The optical density results of the invention were superior to comparable market papers and in some cases also to higher quality inkjet papers. A decreased bleed and a similar degree of profiling compared to and comparable to one of the highest quality papers was also observed.
De novo, a estrutura do pigmento não influenciou, de modo negativo, a capacidade de processamento; a capacidade de processamento foi aperfeiçoada, pois foi observado menos acúmulo seco sobre a prensa de filme. Tabela 11: Resultados de Densidade Óptica e de Sangria/ Perfilação de Papel Revestido com o Pigmento de Revestimento da Invenção, em Oposição a Papéis do Mercado Os resultados de densidade óptica da invenção foram principalmente superiores àqueles dos papéis do mercado comparáveis, e se aproximaram dos valores fornecidos pelos papéis de qualidade superior. Papéis Revestidos com as Suspensões de Revestimento 2 e 3 Foram executados os ensaios de revestimento que se seguem usando suspensões de PCC à base de zinco e de alumínio, cada qual concentrada de modo sunerior termicamente. O revestimento do napel ha.se com as Suspensões de Revestimento 2 e 3, conduziram, respectivamente, aos resultados da Ensaio de Revestimento 2 e 3 abaixo. Um segundo tipo de cartão de teste foi usado para avaliar a densidade óptica, a sangria e a perfilação. A sangria e a perfilação foram medidas usando a instrumentação Personal IAS® (Image Analysis System) de Quality Engineering Association Inc., de acordo com os procedimentos convencionais, fornecidos pelo fabricante. Quanto mais baixo o valor medido, melhor a sangria e a perfilação.Again, pigment structure did not negatively influence processing capacity; processing capacity was improved as less dry buildup was observed on the film press. Table 11: Optical Density and Bleeding / Profiling Results of the Coating Pigment Coated Paper of the Invention Opposing Market Papers The optical density results of the invention were mainly superior to those of comparable market papers, and approached values provided by higher quality papers. Coating Papers with Coating Suspensions 2 and 3 The following coating tests were performed using zinc and aluminum based PCC suspensions, each thermally concentrated. Coating the naphtha and Coating Suspensions 2 and 3, respectively, led to the results of Coating Test 2 and 3 below. A second type of test card was used to evaluate optical density, bleed and profiling. Bleeding and profiling were measured using Quality Engineering Association Inc.'s Personal IAS® (Image Analysis System) instrumentation according to conventional procedures provided by the manufacturer. The lower the measured value, the better the bleed and profiling.
Tabela 12: Resultados de Densidade Óptica e de Sangria/ Perfilação do Papel Revestido com o Pigmento de Revestimento da Invenção, em Oposição a Papéis do Mercado A tabela acima mostra que a densidade óptica obtida com o produto da invenção é superior a papéis do mercado comparáveis, e algumas vezes ultrapassou até mesmo valores de papéis de qualidade mais alta. A sangria observada com o produto da invenção é inferior a outros papéis do mercado equivalentes. A perfilação obtida com o produto da invenção é mais baixa do que a de outros papéis do mercado comparáveis. O brilho do papel foi similar a papéis do mercado.Table 12: Optical Density and Bleeding Results / Profiling Paper Coated with Coating Pigment of the Invention Opposing Market Papers The table above shows that the optical density obtained with the product of the invention is higher than comparable market papers. , and sometimes even exceeded even higher quality paper values. The bleed observed with the product of the invention is inferior to other equivalent market papers. The profiling obtained with the product of the invention is lower than that of other comparable market papers. The brightness of the paper was similar to market papers.
Tabela 13: Resultados de Densidade Óptica e de Sangria/Perfilação de Papel Revestido com o Pigmento de Revestimento da Invenção, em Onosicão a PaDéis do Mercado. A tabela acima mostra que a densidade óptica obtida com o produto da invenção foi claramente superior não apenas a papéis de mercado comparáveis, mas algumas vezes também a papel de qualidade superior. A sangria obtida com o produto da invenção é igual ou inferior a outros papéis do mercado equivalentes. A perfilação obtida com o produto de acordo com a invenção é mais baixa do que ou similar a outros papéis do mercado comparáveis. O brilho do papel foi similar a papéis do mercado.Table 13: Results of Optical Density and Bleeding / Profiling Paper Coated with the Invention Coating Pigment in Onosicão Market Papers. The table above shows that the optical density obtained with the product of the invention was clearly superior not only to comparable market papers, but sometimes also to higher quality paper. The bleed obtained with the product of the invention is equal to or less than other equivalent market papers. The profiling obtained with the product according to the invention is lower than or similar to other comparable market papers. The brightness of the paper was similar to market papers.
Tabela 14: Resultados de Densidade Óptica e de Sangria/ Perfilação de Papel Revestido com o Pigmento de Revestimento da Invenção, em Oposição a Papéis do Mercado. A tabela acima mostra que a densidade óptica obtida com o produto da invenção é superior a papéis do mercado comparáveis, e algumas vezes ultrapassou até mesmo valores de papel de qualidade superior. A sangria obtida com o produto de acordo com a invenção é igual ou inferior a outros papéis de mercado equivalentes. A perfilação obtida com o produto da invenção é inferior a de outros papéis do mercado comparáveis. O brilho do papel foi similar ao dos papéis de mercado.Table 14: Results of Optical Density and Bleeding / Profiling Paper Coated with the Coating Pigment of the Invention Opposing Market Papers. The table above shows that the optical density obtained with the product of the invention is higher than comparable market papers, and sometimes even exceeded higher quality paper values. The bleed obtained with the product according to the invention is equal to or less than other equivalent market papers. The profiling obtained with the product of the invention is lower than that of other comparable market papers. The brightness of the paper was similar to that of market papers.
Papéis Revestidos com as Suspensões de Revestimento 4 e 5: Os ensaios de revestimento que se seguem foram executados usando suspensões de PCC à base de zmco dós Exemplos 6 e 8, concentrados de modo superior termicamente. O revestimento do papel base com as Suspensões de Revestimento 4 e 5 conduziram, respectivamente, aos resultados dos Ensaios de Revestimento 4 e 5 abaixo. A sangria e a perfilação foram medidas usando o segundo cartão de teste de impressão e a instrumentação Personal IAS® (Image Analysis System) de Quality Engineeríng Association, Inc., de acordo com os procedimentos padrões fornecidos pelo fabricante. Quanto mais baixo o valor medido, melhor a sangria e a perfilação.Coating Papers with Coating Suspensions 4 and 5: The following coating assays were performed using zmco based PCC suspensions from Examples 6 and 8, thermally concentrated higher. Coating the base paper with Coating Suspensions 4 and 5 led, respectively, to the results of Coating Tests 4 and 5 below. Bleeding and profiling were measured using the second print test card and Quality Engineering Association, Inc. Personal IAS® (Image Analysis System) instrumentation according to standard procedures provided by the manufacturer. The lower the measured value, the better the bleed and profiling.
Tabela 15: Resultados de Densidade Óptica e de Sangria/ Perfilação de papel Revestido com o Pigmento de Revestimento da Invenção, em Oposição a Papéis de Mercado A tabela acima mostra que a densidade óptica obtida com o produto da invenção é superior a papéis de mercado para múltiplos propósitos comparáveis, e se aproxima da qualidade de um papel para jato de tinta superior. A sangria obtida com o produto da invenção é igual ou inferior a de outros papéis do mercado equivalentes. A perfilação obtida com o produto da invenção é inferior a outros papéis de mercado. A densidade óptica, a sangria e a perfilação aperfeiçoadas atestam um equilíbrio aperfeiçoado das propriedades de absorção/ adsorção em relação a produtos de mercado competitivos. _ f Tabela 16. Resultados de Densidade Óptica e de Sangria/ Perfilação de Papel revestido com o Pigmento de Revestimento da Invenção, em ÜDosicão a PaDéis de Mercado Os resultados de densidade óptica da invenção foram superiores a papéis do mercado comparáveis, assim como em relação a papéis para jato de tinta de qualidade superior. Uma sangria diminuída e um aumento na perfilação em relação a papéis comparáveis foram também observados. Tabela 17: Resultados de Densidade Óptica e de Sangria/ Perfilação de Papel Revestido com o Pigmento de Revestimento da Invenção, em Oposição aos Papéis de Mercado.Table 15: Results of Optical Density and Bleeding / Profiling of Coating Pigment Coated Paper of the Invention, Opposing to Market Papers The table above shows that the optical density obtained with the product of the invention is higher than market papers for comparable purposes, and approaches the quality of superior inkjet paper. The bleed obtained with the product of the invention is equal to or less than other equivalent market papers. The profiling obtained with the product of the invention is inferior to other market papers. Improved optical density, bleed and profiling attest to an improved balance of absorption / adsorption properties relative to competitive market products. Table 16. Optical Density and Bleeding Results / Profiling of Coated Pigment Coated Paper of the Invention, on Market Papers The optical density results of the invention were superior to comparable market papers as well as to top quality inkjet papers. A decreased bleed and an increase in profiling relative to comparable roles were also observed. Table 17: Results of Optical Density and Bleeding / Profiling Paper Coated with the Coating Pigment of the Invention Opposed to Market Papers.
Os resultados de densidade óptica da invenção foram sempre superiores àqueles de outros papéis do mercado comparáveis, e se aproximaram dos valores fornecidos por papéis de qualidade superior. Um sangria diminuída e um grau similar de perfilação em relação a papéis do mercado comparáveis foi observado. A presente invenção também abrange os equivalentes técnicos da descrição acima, assim como opções que estariam facilmente disponíveis para aquele versado na técnica quando da leitura do presente pedido.The optical density results of the invention were always superior to those of other comparable papers on the market, and approached the values provided by higher quality papers. A decreased bleed and a similar degree of profiling relative to comparable market papers was observed. The present invention also encompasses the technical equivalents of the above description as well as options that would be readily available to one skilled in the art upon reading the present application.
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