BR112013010376B1 - processo para preparar partículas compósitas contendo carbonato de cálcio, partículas compósitas contendo carbonato de cálcio, e, usos de um aglutinante e das partículas compósitas - Google Patents

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Abstract

processo par apreparar partículas compósitas contendo carbonato de cálcio, partículas compósitas contendo carbonato de cálcio, e, usos de um aglutinante e das partículas compósitas. a presente invenção refere-se a um material contendo carbonato de cálcio tendo densidade aparente aumentada em escoabilidade igual ou melhorada, e um métodos de produzir tal material. o processo inventivo compreende a etapa de contatar um pó mineral contendo carbonato de cálcio com uma solução ou emulsão ou dispersão de um aglutinante.

Description

PROCESSO PARA PREPARAR PARTÍCULAS COMPÓSITAS CONTENDO CARBONATO DE CÁLCIO, PARTÍCULAS COMPÓSITAS CONTENDO CARBONATO DE CÁLCIO, E, USOS DE UM AGLUTINANTE E DAS PARTÍCULAS COMPÓSITAS [1] A invenção refere-se aos materiais contendo carbonato de cálcio e, mais especificamente, aos pós-minerais contendo carbonato de cálcio tendo uma densidade aparente aumentada, e um método de produzir os mesmos.
[2] Os materiais inorgânicos são usados na fabricação de papel, tintas, plásticos e produtos similares, sendo bem conhecido incorporar quantidades de materiais inorgânicos em tela fibrosa, tintas ou plásticos a fim de melhorar a qualidade dos produtos resultantes. Dentre os materiais, que assim encontraram uma aceitação crescente como cargas em tais aplicações, estão os minerais contendo carbonato de cálcio. Materiais deste tipo geralmente são preparados por moagem a seco ou moagem a úmido e secagem, que podem ter sido inicialmente submetidos às etapas de beneficiamento anteriores a fim de remover certas impurezas, por exemplo, com a finalidade de melhorar o brilho do produto final. Estes pós-secos, no entanto, têm a desvantagem que eles apresentam uma densidade aparente baixa, o que os torna difíceis de manipular. Produtos em pó mineral contando carbonato de cálcio, por exemplo, são geralmente vendidos pelo fabricante como um pó de densidade aparente baixa finamente pulverizado, este pó tendo uma capacidade de armazenamento limitada. Além disso, tais produtos são tipicamente ensacados ou expedidos em bruto, no entanto, devido à densidade aparente baixa, tipicamente apenas 25 a 35 toneladas de pó podem ser carregadas em carro de trilho de 40 m3.
[3] No passado, esforços foram realizados para aumentar a densidade aparente de tais pós usando equipamento de compactação, como máquinas formadoras de briquetes ou granuladores. No entanto, isto
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 10/89 / 38 demonstrou ser inaceitável por várias razões. Quando a densidade aparente de tais pós é aumentada mecanicamente por pressão, as propriedades de fluxo de tais pós se tornam piores. Uma alimentação de energia maior é necessária para carregar o produto em um tanque ou contentor ou para esvaziar tal tanque ou contentor. Além disso, equipamento granulador, que se baseia em água como um aglutinante, requer, como verificado, a adição de grandes quantidades de água (grosseiramente 15 a 25% em peso do peso do carbonato de cálcio) antes de grânulos aceitáveis puderem ser formados. Esta água ou aumenta os custos de expedição do produto ou aumenta os custos de produção porque deve ser evaporado antes da expedição. Equipamento granulador que se baseia em aglutinantes diferentes de água também requer grandes quantidades de aglutinante e resulta, como verificado, em um produto granulado que é difícil de obter em água após granulação e secagem.
[4] US 4.561.597 descreve um método para aumentar a densidade aparente e diminuir o tempo de umectação com água de um pó de argila caulim substancialmente anidro, compreendendo moagem com esferas a seco de referido pó usando alimentações de energia específicas, seguido por pulverização em um moinho de impacto de energia elevada e classificação para eliminar partículas maiores indesejáveis.
[5] WO 2006/008657 refere-se a um método para produzir partículas pigmentares que são autoligadas, referido método compreendendo as etapas de formar uma suspensão aquosa de um material inorgânico e introduzir a mesma em um triturador, formando uma solução aquosa ou suspensão ou emulsão aquosa de, pelo menos, um agente de ligação e introduzindo a mesma em um triturador, e triturando a suspensão aquosa junto com a solução aquosa ou suspensão ou emulsão em tal modo para obter uma suspensão aquosa de partículas pigmentares de autoligação.
[6] Um método para a fabricação de granulados de pigmentos secos é descrito em WO 01/00712. O método compreende as etapas de
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 11/89 / 38 misturar os pigmentos de polímero orgânico, opcionalmente pigmentos inorgânicos, aglutinantes e água em uma dispersão, e secar por pulverização a dispersão. O aglutinante liga as partículas em aglomerados, que são mais fáceis de manipular em forma de pó sem problemas de formação de poeira.
[7] WO 01/00713 refere-se a um método para produzir um pigmento de polímero plástico, em que uma dispersão aquosa de um pigmento de polímero plástico é secada. As partículas de pigmentos plásticos obtidas são ligadas juntas com forças eletrostáticas para formar aglomerados.
[8] Permanece na arte uma necessidade para um método para melhorar as características de manipulação em bruto de pós-minerais contendo carbonato de cálcio.
[9] Consequentemente, é um objeto da presente invenção prover um método para preparar pós-minerais contendo carbonato de cálcio que apresentam características melhoradas de manipulação em bruto, por exemplo, quando o pó é armazenado, carregado, descarregado e expedido. Outro objeto da presente invenção consiste em fornecer pós-minerais contendo carbonato de cálcio que requerem menor capacidade de armazenamento do que os pós-minerais contendo carbonato de cálcio convencionais e, assim, permitem a redução dos custos de armazenagem de tais pós. Seria desejável prover um método para preparar pós-minerais contendo carbonato de cálcio tendo uma densidade aparente aumentada em escoabilidade igual ou melhorada comparados com os pós-minerais contendo carbonato de cálcio convencionais. Seria também desejável fornecer um pó mineral contendo carbonato de cálcio, em que uma alimentação de energia menor é necessária para carregar o pó em um contentor ou para descarregar o mesmo em um contentor. Também seria desejável fornecer um pó mineral contendo carbonato de cálcio tendo uma densidade aparente aumentada, em que todas as outras características e/ou propriedades das partículas contendo carbonato de cálcio convencionais são pelo menos mantidas ou ainda
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 12/89 / 38 melhoradas. Também seria desejável fornecer um pó mineral contendo carbonato de cálcio tendo uma densidade aparente aumentada que poderia ser facilmente colocado em suspensão em água.
[10] Os objetos acima e similares são resolvidos pela provisão de um processo para preparar partículas compósitas contendo carbonato de cálcio compreendendo as seguintes etapas:
a) fornecer pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio,
b) preparar pelo menos uma solução ou emulsão ou dispersão de, pelo menos, um aglutinante, e
c) contatar pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio de etapa a) com, pelo menos, uma solução ou emulsão ou dispersão do aglutinante de etapa b) em uma quantidade para formar partículas compósitas sólidas contendo carbonato de cálcio, em que as partículas compósitas secadas contendo carbonato de cálcio em um teor de umidade superficial total menor do que 0,5% em peso, com base no peso total das partículas compósitas, têm densidade aparente aumentada em escoabilidade igual ou melhorada comparada com o pó mineral contendo carbonato de cálcio fornecido na etapa a).
[11] De acordo com outra forma de realização da presente invenção, partículas compósitas contendo carbonato de cálcio são fornecidas tendo densidade aparente aumentada em escoabilidade igual ou melhorada, obteníveis por um processo como descrito acima.
[12] De acordo com ainda outra forma de realização da presente invenção, um aglutinante é usado para aumentar a densidade aparente de um pó mineral contendo carbonato de cálcio em escoabilidade igual ou melhorada.
[13] De acordo com ainda outra forma de realização da presente invenção, as partículas compósitas contendo carbonato de cálcio inventivo são usadas em aplicações de papel, em tintas, ou em plásticos.
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 13/89 / 38 [14] As formas de realização vantajosas da presente invenção são definidas nas sub-reivindicações correspondentes.
[15] De acordo com uma forma de realização a densidade aparente das partículas secas contendo carbonato de cálcio em um teor de umidade superficial total menor do que 0,5% em peso, com base no peso total das partículas compósitas, é aumentada por 5 a 80%, preferivelmente por 8 a 60%, e mais preferivelmente por 10 a 50%, comparado com o pó mineral contendo carbonato de cálcio fornecido na etapa a).
[16] De acordo com uma forma de realização, pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio fornecido na etapa a) é selecionado dentre o grupo consistindo de GCC e PCC, e misturas dos mesmos. De acordo com outra forma de realização, as partículas em pó de, pelo menos, um pó mineral contendo carbonato de cálcio fornecido na etapa a) têm um tamanho de partícula mediano ponderal d.50 valou de 0,1 a 100 pm, de 0,3 a 50 pm, ou de 0,4 a 10 pm, preferivelmente de 0,5 a 5,0 pm. De acordo com ainda outra forma de realização, pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio fornecido na etapa a) tem um teor de umidade superficial total menor do que 10% em peso, menor do que 5% em peso, menor do que 2% em peso, menor do que 1% em peso, preferivelmente menor do que 0,5% em peso, mais preferivelmente menor do que 0,2% em peso, e o mais preferivelmente menor do que 0,1% em peso, com base no peso total do pó mineral.
[17] De acordo com uma forma de realização pelo menos um aglutinante fornecido na etapa b) é selecionado dentre um aglutinante polimérico selecionado dentre o grupo compreendendo copolímeros de acrilonitrila, butadieno, acrilato, acrilato de butila, estireno, estirenobutadieno, e éster acrílico, e misturas dos mesmos, e preferivelmente pelo menos um aglutinante fornecido na etapa b) é selecionado dentre o grupo compreendendo copolímero estireno-acrilato e copolímero estireno-butadieno, e misturas dos mesmos. De acordo com outra forma de realização, a
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 14/89 / 38 quantidade de, pelo menos, um aglutinante fornecido na etapa b) é menor do que 10% em peso, preferivelmente menor do que 7% em peso, mais preferivelmente menor do que 5% em peso, e o mais preferivelmente entre 0,1 e 4% em peso, com base no peso total do pó mineral contendo carbonato de cálcio.
[18] De acordo com uma forma de realização, pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio fornecido na etapa a) é contatado antes, durante ou após a etapa c) com, pelo menos, uma solução ou emulsão ou dispersão de, pelo menos, um polímero catiônico. De acordo com outra forma de realização, pelo menos um polímero catiônico é selecionado dentre polietilenoimina linear, ou poliamina amida epiclorohidrina, ou misturas das mesmas. De acordo com ainda outra forma de realização, a quantidade de, pelo menos, um polímero catiônico é menor do que 1,0% em peso, preferivelmente menor do que 0,8% em peso, mais preferivelmente menor do que 0,5% em peso, e o mais preferivelmente menor do que 0,2% em peso, com base no peso total do pó mineral contendo carbonato de cálcio.
[19] De acordo com uma forma de realização, a etapa do processo c) é realizada a uma temperatura de 5°C a 140°C, preferivelmente de 10 a 110°C, e o mais preferivelmente de 20°C a 105°C, ou de 40 a 105°C.
[20] De acordo com uma forma de realização, o processo inventivo compreende outra etapa d), em que as partículas compósitas contendo carbonato de cálcio obtidas na etapa c) são secadas, preferivelmente a um teor de umidade superficial total menor do que 1% em peso, menor do que 0,8% em peso, menor do que 0,5% em peso, preferivelmente menor do que 0,2% em peso, e o mais preferivelmente menor do que 0,1% em peso, com base no peso total das partículas compósitas.
[21] De acordo com outra forma de realização, o processo inventivo compreende outra etapa e), em que as partículas compósitas secadas contendo carbonato de cálcio obtidas na etapa d) são peneiradas e/ou
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 15/89 / 38 classificadas por ar para eliminar as partículas maiores indesejáveis, preferivelmente para eliminar as partículas que são maiores do que 100 pm, preferivelmente sendo maiores do que 50 pm, e mais preferivelmente sendo maiores do que 20 pm.
[22] De acordo com uma forma de realização, a etapa do processo c) é realizada em um dispositivo de moagem, preferivelmente em um moinho de esferas, preferivelmente em combinação com um dispositivo de ciclone que recircula aglomerados e/ou agregados formados durante a etapa do processo c) de volta para a entrada do dispositivo de moagem. De acordo com outra forma de realização, as partículas compósitas contendo carbonato de cálcio formadas durante a etapa do processo c) são divididas em partículas menores.
[23] De acordo com uma forma de realização, uma suspensão é preparada a partir das partículas compósitas contendo carbonato de cálcio obtidas na etapa do processo c) por adição de água e, opcionalmente, um dispersante. De acordo com outra forma de realização, o dispersante é poliacrilato de sódio tendo um peso molecular médio ponderal Mw de 2000 a 15000 g/mol, preferivelmente de 3000 a 7000 g/mol, e o mais preferivelmente de 3500 a 6000 g/mol. De acordo com ainda outra forma de realização, a suspensão tem um teor sólido de 10 a 82% em peso, preferivelmente de 50 a 81% em peso, e mais preferivelmente de 60 a 70% em peso ou de 70 a 78% em peso, com base no peso total da suspensão.
[24] O termo “aglutinante” como usado na presente invenção é um composto que é convencionalmente usado para ligar juntos dois ou mais de outros materiais nas misturas. No entanto, no processo da presente invenção. O aglutinante tem um efeito diferente da agregação, ou seja, o efeito de melhorar a densidade aparente de pós-minerais contendo carbonato de cálcio em escoabilidade igual ou melhorada.
[25] “Densidade aparente” no significado da presente invenção é
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 16/89 / 38 uma propriedade de pós, grânulos e outros sólidos “divididos” e é definida como a massa de muitas partículas do material dividido pelo volume total que elas ocupam. O volume total inclui volume de partículas, volume de vazios interpartículas e volume de poro interno. A densidade aparente da presente invenção pode ser medida com um Powder Rheometer System FT4 (Freeman Technology Ltd., UK) e é especificado em kg/dm3.
[26] Para os fins da presente invenção, o termo “pó mineral contendo carbonato de cálcio” compreende “carbonato de cálcio triturado” (GCC) e/ou “carbonato de cálcio precipitado” (PCC). Pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio tem um teor de umidade superficial total menor do que 10% em peso, com base no peso total do pó mineral.
[27] O termo partículas compósitas “secadas” contendo carbonato de cálcio é entendido para referir-se às partículas compósitas contendo carbonato de cálcio tendo um teor de umidade superficial total menor do que 0,5% em peso, preferivelmente menor do que 0,2% em peso, com base no peso total das partículas compósitas.
[28] O termo “consumo de energia” como usado na presente invenção é uma medida para a energia que é necessária para movimentar uma tonelada métrica de pó ou de partículas. Em toda a presente invenção, o consumo de energia é usado como uma medida para as “propriedades de fluxo” de sólidos em volume; quanto menor o consumo de energia, melhores as propriedades de fluxo de um sólido em volume. O “consumo de energia” da presente invenção pode ser determinado usando um Powder Rheometer System FT4 (Freeman Technology Ltd., UK) e é especificado em kJ/t.
[29] A “escoabilidade” no significado da presente invenção é uma propriedade de pós, grânulos e outros sólidos “divididos” e é definida pelo consumo de energia para o movimento em pó do produto em pó. A escoabilidade da presente invenção pode ser medida com um Powder Rheometer System FT4 (Freeman Technology Ltd., UK) e é especificada
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 17/89 / 38 em kJ/t.
[30] “Carbonato de cálcio triturado (GCC)” no significado da presente invenção é um carbonato de cálcio obtido a partir de fontes naturais incluindo mármore, gesso ou calcário, e processado através de um tratamento moagem a úmido e/ou a seco, peneiração e/ou fracionamento a úmido e/ou após secagem, por exemplo, por uma centrífuga ou ciclone.
[31] Em todo o presente documento, o “tamanho de partícula” de um produto de carbonato de cálcio é descrito por sua distribuição de tamanhos de partículas. O valor dx representa o diâmetro relativo em que x % em peso das partículas têm diâmetros menores do que dx. Isto significa que o valor d20 é o tamanho de partícula em que 20% em peso de todas as partículas são menores, e o valor d?5 é o tamanho de partícula em que 75% em peso de todas as partículas são menores. O valor d50 é assim o tamanho de partícula mediano ponderal, isto é, 50% em peso de todos os grãos são maiores ou menores do que este tamanho de partícula. Para a finalidade da presente invenção o tamanho de partícula é especificado como tamanho de partícula mediano ponderal d50 salvo indicado em contrário. Para determinar o valor d50 do tamanho de partícula mediano ponderal para partículas tendo um d50 maior do que 0,5 pm, um dispositivo Sedigraph 5100 da empresa Micromeritics, USA, pode ser usado.
[32] “Carbonato de cálcio precipitado (PCC)” no significado da presente invenção é um material sintetizado, geralmente obtido por precipitação seguindo a reação de dióxido de carbono e cal em um ambiente aquoso ou por precipitação de uma fonte de cálcio e carbonato em água, por exemplo, por carbonato de sódio e cloreto de cálcio.
[33] O termo “pó” como usado na presente invenção, engloba pósminerais sólidos de, pelo menos, 90% em peso de material mineral inorgânico, com base no peso total do pó, em que as partículas em pó têm um valor d50 de 100 pm ou menos, preferivelmente menor do que 50 pm, e mais
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 18/89 / 38 preferivelmente menor do que 10 pm, o mais preferivelmente entre 0,5 pm e 5,0 pm.
[34] Para a finalidade da presente invenção, uma “suspensão” compreende sólidos insolúveis e água, e, opcionalmente, outros aditivos, e geralmente contém grandes quantidades de sólidos e, assim, é mais viscoso e geralmente de densidade maior do que o líquido a partir do qual ela é formada.
[35] O termo partículas compósitas “sólidas” contendo carbonato de cálcio no significado da presente invenção refere-se às partículas compósitas contendo carbonato de cálcio tendo um teor de sólido de, pelo menos, 90% em peso com base no peso total das partículas compósitas.
[36] Para a finalidade da presente invenção, o termo “teor de umidade superficial total” refere-se à quantidade de água absorvida sobre a superfície do pó mineral contendo carbonato de cálcio e/ou as partículas compósitas contendo carbonato de cálcio e os poros dentro do pó mineral contendo carbonato de cálcio e/ou as partículas compósitas contendo carbonato de cálcio. A % em peso de água da presente invenção é determinada de acordo com o método de medição de Coulometria de Karl Fischer, em que o pó mineral e/ou as partículas compósitas são aquecidos a 220°C, e o teor de água liberada como vapor e isolada usando uma corrente de gás de nitrogênio (a 100 ml/min) é determinado em uma unidade de Coulometria de Karl Fischer.
[37] O processo inventivo para preparar partículas compósitas contendo carbonato de cálcio tendo densidade aparente aumentada em escoabilidade igual ou melhorada compreende as etapas de (a) fornecer pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio, (b) preparar pelo menos uma solução ou emulsão ou dispersão de, pelo menos, um aglutinante, (c) contatar pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio de etapa a) com, pelo menos, uma solução ou emulsão ou dispersão do aglutinante de
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 19/89 / 38 etapa b) em uma quantidade para formar partículas compósitas sólidas contendo carbonato de cálcio, em que as partículas compósitas secadas contendo carbonato de cálcio em um teor de umidade superficial total menor do que 0,5% em peso, com base no peso total das partículas compósitas, têm uma densidade aparente aumentada em escoabilidade igual ou melhorada comparado com o pó mineral contendo carbonato de cálcio fornecido na etapa a).
[38] Os inventores surpreendentemente verificaram que a densidade aparente de pós-minerais contendo carbonato de cálcio pode ser melhorada em escoabilidade igual ou melhorada por contato de um pó mineral contendo carbonato de cálcio seco com uma solução ou emulsão ou dispersão de um aglutinante.
[39] Sem estar limitado por qualquer teoria, acredita-se que o aglutinante altera a forma da partícula do pó mineral contendo carbonato de cálcio e contrabalança a agregação das partículas em pó. Isto resulta em uma melhoria em compactação e propriedades de fluxo do pó mineral contendo carbonato de cálcio. No entanto, as características dos pós-minerais contendo carbonato de cálcio não são prejudicadas em qualquer grau substancial pelo método inventivo, isto é, todas as características de materiais desejáveis como opacidade, propriedades aglutinantes, etc. permanecem substancialmente intactas ou são ainda melhoradas.
Etapa de processo a): o pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio [40] O pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio que pode ser usado no processo inventivo pode compreender um carbonato de cálcio, por exemplo, estando na forma de um carbonato de cálcio triturado (GCC), ou um carbonato de cálcio precipitado (PCC), ou uma mistura dos mesmos.
[41] Um carbonato de cálcio triturado natural (GCC) pode incluir,
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 20/89 / 38 por exemplo, um ou mais dentre mármore, calcário, gesso e/ou dolomita. De acordo com uma forma de realização da presente invenção o GCC é obtido por trituração a seco. De acordo com outra forma de realização da presente invenção o GCC é obtido por trituração a úmido e secagem subsequente.
[42] Em geral, a etapa de trituração pode ser realizada com qualquer dispositivo de trituração convencional, por exemplo, sob condições de modo que o refino resulta, predominantemente, de impactos com um corpo secundário, isto é, em um ou mais dentre: um moinho de esfera, um moinho de barras, um moinho vibratório, um triturador de rolo, um moinho de impacto centrífugo, um moinho de pérolas verticais, um moinho de atrito, um moinho de pinos, um moinho de martelo, um pulverizador, um retalhador, um desbastador, um cortador de faca, ou outro tal equipamento conhecido do versado. No caso pó mineral contendo carbonato de cálcio compreende um material mineral contendo carbonato de cálcio triturado úmido, a etapa de trituração pode ser realizada sob condições de modo que ocorra uma trituração autógena, e/ou moagem por esfera horizontal, e/ou outros tais processos conhecidos do versado. O material mineral contendo carbonato de cálcio triturado processado a úmido assim obtido pode ser lavado e desidratado por processos bem conhecidos, por exemplo, por floculação, filtração ou evaporação forçada anterior à secagem. A etapa subsequente de secagem pode ser realizada em uma etapa única como secagem por pulverização, ou em pelo menos duas etapas. Também é comum que tal material mineral sofra uma etapa de beneficiamento (como uma etapa de flotação, branqueamento ou separação magnética) para remover as impurezas.
[43] Um carbonato de cálcio precipitado (PCC) pode apresentar, por exemplo, uma ou mais formas de cristais mineralógicos, como aragonítica, vaterítica e/ou calcítica. Aragonita está comumente em forma acicular, enquanto vaterita pertence ao sistema de cristal hexagonal. Calcita pode formar formas escalenoédrica, prismática, esférica e romboédrica. PCC
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 21/89 / 38 pode ser produzido em modos diferentes, por exemplo, por precipitação com dióxido de carbono, o processo de cal de soda, ou o processo Solvay em que PCC é um subproduto de produção de amônia. A suspensão de PCC obtida pode ser mecanicamente desidratada e secada.
[44] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio fornecido na etapa a) é selecionado dentre o grupo consistindo de GCC e PCC, e misturas dos mesmos.
[45] De acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção, pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio compreende carbonato de cálcio triturado (GCC).
[46] Além do carbonato de cálcio, o pó mineral contendo carbonato de cálcio pode compreender outros óxidos de metal como dióxido de titânio e/ou trióxido de alumínio, hidróxidos de metal como tri-hidróxido de alumínio, sais de metal como sulfatos, silicatos como talco e/ou caulim argila e/ou mica, carbonatos como carbonato de magnésio, e/ou gipsita, branco cetim e misturas dos mesmos.
[47] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a quantidade de carbonato de cálcio no pó material contendo carbonato de cálcio é pelo menos 90% em peso, por exemplo, pelo menos 95% em peso, preferivelmente pelo menos 99% em peso, mais preferivelmente pelo menos 99,5% em peso, ou o mais preferivelmente pelo menos 99,8% em peso, com base no peso total do pó mineral contendo carbonato de cálcio.
[48] O teor de umidade superficial total de, pelo menos, um pó mineral contendo carbonato de cálcio é menor do que 10% em peso, com base no peso total do pó mineral. De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o teor de umidade de, pelo menos, um pó mineral contendo carbonato de cálcio é menor do que 10% em peso, menor do que 5% em peso, menor do que 2% em peso, menor do que 1% em peso,
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 22/89 / 38 preferivelmente menor do que 0,5% em peso, mais preferivelmente menor do que 0,2% em peso, e o mais preferivelmente menor do que 0,1% em peso, com base no peso total do pó mineral.
[49] Em uma forma de realização preferida, pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio tem um teor de umidade superficial total entre 0,01% em peso e 1,0% em peso, preferivelmente entre 0,02% em peso e 0,9% em peso e mais preferivelmente entre 0,03% em peso e 0,09% em peso com base no peso total do pó mineral contendo carbonato de cálcio, mesmo após exposição durante 48 h a 23°C a uma atmosfera de umidade tendo uma umidade relativa de 50%.
[50] As partículas em pó do pó mineral contendo carbonato de cálcio podem ter um valor d.50 de 0,1 a 100 gm, de 0,3 a 50 gm, ou de 0,4 a 10 gm. Preferivelmente, as partículas em pó do pó mineral contendo carbonato de cálcio tem um valor d50 de cerca de 0,5 a 5,0 gm.
Etapa de processo b): a pelo menos uma solução ou emulsão ou dispersão de, pelo menos, um aglutinante [51] Na etapa b) do processo inventivo, pelo menos uma solução ou emulsão ou dispersão de, pelo menos, um aglutinante é preparado. Os aglutinantes apropriados são, por exemplo, aglutinantes de origem natural, por exemplo, amido, proteínas como caseína, celulose de derivados celulósicos como etilhidroxietil celulose (EHEC) e/ou carboximetilcelulose (CMC), ou aglutinantes sintéticos, por exemplo, acetato de polivinila (PVA), aglutinantes acrílicos como aglutinantes de éster acrílico e/ou aglutinantes de acrilonitrila e/ou aglutinantes de estireno-acrilato, aglutinantes de estireno, aglutinantes de estireno-butadieno e aglutinantes de butadieno, ou misturas dos mesmos.
[52] De acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção, pelo menos um aglutinante é um aglutinante sintético, por exemplo, um aglutinante polimérico.
[53] De acordo com outra forma de realização da presente
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 23/89 / 38 invenção, pelo menos um aglutinante é um aglutinante polimérico selecionado dentre o grupo compreendendo copolímeros de acrilonitrila, butadieno, acrilato, acrilato de butila, estireno, estireno-butadieno, e éster acrílico, e misturas dos mesmos. Exemplos para aglutinantes poliméricos apropriados são poli(estireno-co-butadieno), látex de poliuretano, látex de poliéster, poli(n-acrilato de butila), poli(metacrilato de n-butila), poli(acrilato de 2etilhexila), copolímeros de acrilato de n-butila e acrilato de etila, ou copolímeros de vinilacetato e n-butilacrilato.
[54] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, pelo menos um aglutinante é um aglutinante polimérico aniônico. Os aglutinantes poliméricos aniônicos apropriados são, por exemplo, polímeros contendo carboxilato como copolímeros de ácidos carboxílicos olefinicamente insaturados como ácidos monocarboxílicos como ácidos acrílico e/ou metacrílico, ou como ácidos dicarboxílicos como ácido maleico ou anidrido maleico e/ou ácidos fumárico e/ou itacônico e/ou citracônico, ou como ácidos tricarboxilicos como ácido aconítico em combinação com acrilonitrila, butadieno, monômeros monovinilideno aromáticos como estireno e derivados de estireno como alfa-metilestireno e/ou orto, meta, parametilestireno, estireno-butadieno, ésteres olefinicamente insaturados como alquil éster acrílico e/ou metacrílico como acrilato de butila, acrilato de etila, acrilato de 2-etilhexila, metacrilato de butila e misturas dos mesmos. Exemplos para aglutinantes poliméricos apropriados são poli(estireno-cobutadieno), látex de poliuretano, látex de poliéster, poli(n-acrilato de butila), poli(metacrilato de n-butila), poli(acrilato de 2-etilhexila), copolímeros de nbutilacrilato e acrilato de etila, ou copolímeros de vinilacetato e nbutilacrilato.
[55] De acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção, pelo menos um aglutinante é um polímero termoplástico selecionado dentre o grupo compreendendo homo e/ou copolímeros de etileno
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 24/89 / 38 e acrilato de metila, etileno e ácido acrílico, poliacetato, polibutileno, tereftalato de polibutileno, carbonato de poliftalato, tereftalato de polietileno, ácido poliláctico, estireno - acrilonitrila, estireno - acrilato - acrilonitrila, poliétersulfona, poliestireno, polietileno, polietileno de alta densidade, polipropileno, etileno e acetato de vinila, náilon, poliéster, cloreto de polivinila, etileno álcool vinílico, policarbonato, acrilonitrila butadieno estireno, polioximetileno, metacrilato de polioximetila, ou misturas dos mesmos. Os homo e/ou copolímeros podem ser reticuláveis ou não reticuláveis. De acordo com uma forma de realização exemplar, pelo menos um aglutinante é um polímero termoplástico compreendendo comonômeros de C3-C12-a-olefinas, preferivelmente selecionado dentre o grupo compreendendo but-l-eno, hex-l-eno, 4-metil-pent-l-eno, hept-l-eno, oct-leno, e dec-l-eno, mais preferivelmente selecionado dentre o grupo compreendendo but-l-eno, e hex-l-eno.
[56] De acordo com uma forma de realização preferida, pelo menos um aglutinante é selecionado dentre o grupo compreendendo copolímero estireno-acrilato e copolímero estireno-butadieno, e misturas dos mesmos.
[57] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a solução ou emulsão ou dispersão de, pelo menos, um aglutinante é uma solução à base de água ou emulsão ou dispersão, isto é, o solvente usado para preparar a solução ou emulsão ou dispersão é água.
[58] De acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção, pelo menos um aglutinante é fornecido na forma de uma dispersão à base de água. No caso o aglutinante é fornecido na forma de uma dispersão, o tamanho de partícula do aglutinante pode ter um valor d.50 de 10 a 800 nm, preferivelmente de 20 a 500, e mais preferivelmente de 25 a 100 nm.
[59] No entanto, pelo menos um aglutinante também pode ser fornecido na forma de uma solução ou uma emulsão ou na forma de uma mistura de uma solução e/ou uma emulsão e/ou uma dispersão.
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 25/89 / 38 [60] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a quantidade de, pelo menos, um aglutinante é menor do que 10% em peso, preferivelmente menor do que 7% em peso, mais preferivelmente menor do que 5% em peso, e o mais preferivelmente entre 0,1 e 4% em peso, com base no peso total do pó mineral contendo carbonato de cálcio.
[61] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, pelo menos uma solução ou emulsão ou dispersão de, pelo menos, um aglutinante de etapa b) contém 10 a 70% em peso de aglutinante, preferivelmente 40 a 65% em peso, e mais preferivelmente 45 a 55% em peso, com base no peso total de uma solução ou emulsão ou dispersão.
[62] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a quantidade de, pelo menos, uma solução ou emulsão ou dispersão de, pelo menos, um aglutinante de etapa b) é menor do que 10% em peso, preferivelmente menor do que 7% em peso, mais preferivelmente menor do que 5% em peso, e o mais preferivelmente entre 0,1 e 4% em peso, com base no peso total do pó mineral contendo carbonato de cálcio.
Etapa de processo c): contato do pó mineral contendo carbonato de cálcio e aglutinante [63] Na etapa de processo c) pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio de etapa a) é contatado com, pelo menos, uma solução ou emulsão ou dispersão do aglutinante de etapa b) em uma quantidade para formar partículas compósitas sólidas contendo carbonato de cálcio.
[64] Pelo menos uma solução ou emulsão ou dispersão do aglutinante de etapa b), e opcionalmente outros componentes, é/são adicionados em quantidades para formar partículas compósitas sólidas contendo carbonato de cálcio. Deve-se notar que a solução ou emulsão ou dispersão do aglutinante de etapa b), e opcionalmente outros componentes, é/são adicionados ao pó mineral contendo carbonato de cálcio em uma quantidade que assegura que um produto sólido é obtido, isto é, um produto
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 26/89 / 38 que tem um teor sólido final de, pelo menos, 90% em peso, com base no peso total do produto. Em outras palavras, a formação de uma mistura de reação líquida por adição de grandes quantidades de solução ou emulsão ou dispersão do aglutinante de etapa b), e opcionalmente outros componentes, deve ser evitada, se necessário por calor e/ou vácuo.
[65] O contato de, pelo menos, um pó mineral contendo carbonato de cálcio com, pelo menos, uma solução ou emulsão ou dispersão do aglutinante de etapa b) pode ser realizado sob condições de mistura e/ou homogeneização. O versado na arte irá adaptar estas condições de mistura e/ou de homogeneização como a velocidade de mistura e temperatura de acordo com o equipamento de processo empregado.
[66] Por exemplo, a mistura e homogeneização podem ocorrer por meio de um misturador de arado tipo plowshare. Estes misturadores funcionam pelo princípio de um leito fluidizado produzido mecanicamente. As laminas giram próximo da parede interna de um tambor cilíndrico horizontal e transportam os componentes da mistura para fora do leito do produto e para dentro do espaço de misturação aberto. O leito fluidizado produzido mecanicamente assegura uma misturação interna de bateladas ainda maiores em um tempo muito curto. Os cortadores e/ou dispersores são usados para dispersar os montes em uma operação no estado seco. O equipamento que pode ser usado no processo inventivo é disponível, por exemplo, de Gebriider Lodige Maschinenbau GmbH, Alemanha.
[67] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a etapa de processo c) é realizada usando um misturador de leito fluidizado ou misturador de arado.
[68] De acordo com outra forma de realização da presente invenção, a etapa de processo c) é realizada em um dispositivo de moagem, preferivelmente em um moinho de esfera, preferivelmente em combinação com um dispositivo de ciclone que recircula aglomerados e/ou agregados
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 27/89 / 38 formados durante a etapa do processo c) de volta para a entrada do dispositivo de moagem. Um dispositivo de ciclone permite a separação de material particulado como partículas, aglomerados ou agregados, em frações de material particulado menores e maiores com base na gravidade.
[69] De acordo com uma forma de realização experimental, as partículas compósitas contendo carbonato de cálcio formadas durante a etapa do processo c) são divididas em partículas menores. O termo “dividindo” como usado na presente invenção significa que as partículas são divididas em partículas menores. Isto pode ser feito por trituração, por exemplo, usando um moinho de esfera, um moinho de martelos, um moinho de barras, um moinho vibratório, um esmagador de rolo, um moinho de impacto centrífugo, um moinho de pérolas verticais, um moinho de atrito, um moinho de pinos, um moinho de martelo, um pulverizador, um triturador, um desbastador, ou um cortador de faca. No entanto, pode ser usado qualquer outro dispositivo que é capaz de dividir as partículas compósitas contendo carbonato de cálcio formadas durante a etapa do processo c) em partículas menores.
[70] A etapa do processo c) pode ser realizada em temperatura ambiente, isto é, a 20°C, ou em outras temperaturas. De acordo com uma forma de realização, a etapa do processo c) é realizada a uma temperatura de 5 a 140°C, preferivelmente de 10 a 110°C, e o mais preferivelmente de 20 a 105°C. Sem estar limitado por qualquer teoria, acredita-se que a adesão do aglutinante à superfície do pó mineral contendo carbonato de cálcio pode ser melhorada por realizar a etapa de processo c) a uma temperatura acima da temperatura ambiente, por exemplo, entre 40 e 105°C. O calor pode ser introduzido por cisalhamento interno ou por uma fonte externa ou uma combinação do mesmo.
[71] De acordo com uma forma de realização exemplar da invenção, pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio é préaquecido antes de ser contatado com, pelo menos, uma solução ou emulsão ou
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 28/89 / 38 dispersão do aglutinante de etapa b). Por exemplo, o pó mineral contendo carbonato de cálcio pode ser pré-aquecido a uma temperatura de 30 a 100°C, de 40 a 90°C, ou preferivelmente de 50 a 80°C.
[72] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a etapa de processo c) é realizada durante pelo menos 1 s, preferivelmente durante pelo menos 1 min, por exemplo, durante pelo menos 15 min, 30 min, 1 h, 2 h, 4 h, 6 h, 8 h, ou 10 h.
[73] De acordo com uma forma de realização exemplar da presente invenção, a etapa de processo c) é realizada a 20°C durante pelo menos 30 min. De acordo com outra forma de realização exemplar a etapa do processo c) é realizada a 80°C durante pelo menos 30 min.
[74] De acordo com outra forma de realização exemplar da presente invenção, a etapa de processo c) é realizada continuamente em um misturador de rotor e estator a uma temperatura de 80 a 150°C, preferivelmente a uma temperatura de 120°C, durante 1 a 10 s, por exemplo, durante 2 a 3 s, a taxa de produção industrial de 2 a 5 toneladas de partículas compósitas/hora.
[75] De acordo com outra forma de realização exemplar da presente invenção, a etapa de processo c) é dividida em um tratamento e uma etapa de aquecimento, em que a etapa de tratamento compreende contatar o pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio de etapa a) com, pelo menos, uma solução ou emulsão ou dispersão do aglutinante de etapa b). Por exemplo, a etapa de tratamento e a etapa de aquecimento podem ser realizadas em paralelo ou a etapa de tratamento pode ser seguida pela etapa de aquecimento.
[76] De acordo com uma forma de realização exemplar da presente invenção, uma etapa de homogeneização é realizada após pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio ser contatado com, pelo menos, uma solução ou emulsão ou dispersão de, pelo menos, um aglutinante de etapa b).
[77] Para assegurar uma melhor dispersão, um dispersante também
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 29/89 / 38 pode ser adicionado a qualquer um dos componentes usados no processo inventivo, por exemplo, na forma de uma solução aquosa e/ou um pó de um dispersante. Um dispersante apropriado é preferivelmente selecionado dentre o grupo compreendendo homopolímeros ou copolímeros de sais de ácido policarboxílico com base em, por exemplo, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido maleico, ácido fumárico ou ácido itacônico e acrilamida ou misturas dos mesmos. Os homopolímeros ou copolímeros de ácido acrílico são especialmente preferidos. O peso molecular médio ponderal Mw de tais produtos está preferivelmente na faixa de 2000 a 15000 g/mol, com um peso molecular médio ponderal Mw de 3000 a 7000 g/mol ou 3500 a 6000 g/mol sendo especialmente preferidos. De acordo com uma forma de realização exemplar, o dispersante é poliacrilato de sódio tendo um peso molecular médio ponderal Mw de 2000 a 15000 g/mol, preferivelmente de 3000 a 7000 g/mol, e o mais preferivelmente de 3500 a 6000 g/mol.
Partículas compósitas sólidas contendo carbonato de cálcio obtidas [78] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, o teor de sólidos das partículas compósitas sólidas contendo carbonato de cálcio obtidas é pelo menos 90% em peso, por exemplo, pelo menos 95% em peso, preferivelmente pelo menos 99% em peso, mais preferivelmente pelo menos 99,5% em peso, ou o mais preferivelmente pelo menos 99,8% em peso ou mesmo >99,9% em peso, com base no peso total das partículas compósitas.
[79] De acordo com uma forma de realização opcional, o processo inventivo compreende outra etapa de processo d), em que as partículas compósitas contendo carbonato de cálcio obtidas na etapa c) são secadas.
[80] As partículas compósitas contendo carbonato de cálcio podem ser secadas, por exemplo, termicamente, por exemplo, por meio de um pulverizador seco ou micro-ondas ou um forno, ou mecanicamente, por
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 30/89 / 38 exemplo, por filtração, ou diminuição do teor de água.
[81] De acordo com uma forma de realização opcional da invenção, as partículas compósitas contendo carbonato de cálcio são secadas em um forno a uma temperatura de 50 a 150°C, preferivelmente de 80 e 120°C, e mais preferivelmente a uma temperatura de cerca de 110°C.
[82] De acordo com outra forma de realização opcional da presente invenção, as partículas compósitas contendo carbonato de cálcio obtido são secadas a um teor de umidade superficial total menor do que 1% em peso, menor do que 0,8% em peso, menor do que 0,5% em peso, preferivelmente menor do que 0,2% em peso, e o mais preferivelmente menor do que 0,1% em peso, com base no peso total das partículas compósitas, preferivelmente, mesmo após exposição para 48 h a 23°C a uma atmosfera de umidade tendo uma umidade relativa de 50%.
[83] As partículas compósitas secadas contendo carbonato de cálcio em um teor de umidade superficial total menor do que 0,5% em peso, com base no peso total das partículas compósitas, têm densidade aparente aumentada em escoabilidade igual ou melhorada, comparado com o pó mineral contendo carbonato de cálcio fornecido na etapa a).
[84] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a densidade aparente das partículas compósitas secadas contendo carbonato de cálcio em um teor de umidade superficial total menor do que 0,5% em peso, com base no peso total das partículas compósitas, é aumentada por 5 a 80%, preferivelmente por 8 a 60%, e mais preferivelmente por 10 a 50%, comparado com o pó mineral contendo carbonato de cálcio fornecido na etapa
a). A densidade aparente das partículas compósitas secadas contendo carbonato de cálcio pode ser, por exemplo, de 0,5 a 1,0 kg/dm3, de 0,6 a 0,9 kg/dm3, ou de 0,7 a 0,8 kg/dm3.
[85] De acordo com outra forma de realização da presente invenção, o consumo de energia que é requerido para movimentar as
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 31/89 / 38 partículas compósitas secadas contendo carbonato de cálcio em um teor de umidade superficial total menor do que 0,5% em peso, com base no peso total das partículas compósitas, é diminuído comparado com o do pó mineral contendo carbonato de cálcio fornecido na etapa a).
[86] De acordo com uma forma de realização exemplar da presente invenção, o consumo de energia das partículas compósitas secadas contendo carbonato de cálcio em um teor de umidade superficial total menor do que 0,5% em peso, com base no peso total das partículas compósitas, é diminuído por 0 a 40%, preferivelmente por 5 a 30%, e mais preferivelmente por 10 a 20%, comparado com o do pó mineral contendo carbonato de cálcio fornecido na etapa a). O consumo de energia das partículas compósitas secadas contendo carbonato de cálcio pode ser, por exemplo, de 1 a 20 kJ/t, de 4 a 16 kJ/t, ou de 6 a 14 kJ/t.
[87] As partículas compósitas secadas contendo carbonato de cálcio da presente invenção podem ser usadas em aplicações em papel, em tintas, ou em plásticos.
Etapa de processo opcional: contato de pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio com, pelo menos, um polímero catiônico [88] De acordo com outra forma de realização opcional da presente invenção, pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio fornecido na etapa a) é contatado antes, durante ou após a etapa c) com, pelo menos, uma solução ou emulsão ou dispersão de, pelo menos, um polímero catiônico. Sem estar limitado por qualquer teoria, acredita-se que o polímero catiônico pode melhorar a adesão de, pelo menos, um aglutinante no pó mineral contendo carbonato de cálcio.
[89] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, pelo menos um polímero catiônico consiste de um copolímero compreendendo como o monômero um ou mais ácidos dicarboxílicos e um ou
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 32/89 / 38 mais monômeros dentre o grupo de diaminas, triaminas, dialcanolaminas ou trialcanolaminas e epiclorohidrina.
[90] Preferivelmente os ácidos C2-C10-dicarboxílicos saturados ou insaturados, ramificados ou não ramificados, especialmente os ácidos C3-C9dicarboxílicos, ácidos C4-C8-dicarboxílicos, ácidos C5-C7-dicarboxílicos, ácido adípico, em particular, são usados como os monômeros de ácido dicarboxílico.
[91] As diaminas e triaminas substituídas e não substituídas, lineares ou ramificadas, em particular N-(2-aminoetil)-l,2-etano-diamina, são especialmente apropriadas como o segundo monômero do polímero aglutinante.
[92] As dialcanolaminas e trialcanolaminas preferidas incluem, por exemplo, dietanolamina, N-alquildialcanolaminas, por exemplo, N-metil- e netil-dietanolamina e trietanolamina.
[93] Para monitorar e controlar o peso molecular e/ou comprimento de cadeia do copolímero, uma ou mais aminas monovalentes como monoalcanolaminas pode ser usada durante a policondensação. De acordo com uma forma de realização preferida, a monoetanolamina é usada.
[94] De acordo com uma forma de realização preferida da invenção, o copolímero intermediário resultante é subsequentemente reagido com epiclorohidrina. De acordo com outra forma de realização preferida o copolímero intermediário resultante tem um peso molecular médio ponderal Mw de 800 a 1200 g/mol, preferivelmente de 900 a 1100 g/mol ou de 950 a 1050 g/mol, antes de ser reagido com a epiclorohidrina.
[95] De acordo com outra forma de realização da presente invenção, pelo menos um polímero catiônico é uma polietilenoimina (PEI) sendo selecionada dentre o grupo compreendendo as polietilenoiminas ramificadas, polietilenoiminas lineares e misturas das acima descritas. Preferivelmente, a razão de funções amina primária, secundária e terciária nas
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 33/89 / 38 polietilenoiminas ramificadas inventivas está na faixa de 1:0,86:0,42 a 1:1,20:0,76, anterior a uma possível modificação das polietilenoiminas ramificadas.
[96] De acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção, pelo menos uma polietilenoimina é selecionada dentre o grupo de polietilenoiminas modificadas e não modificadas.
[97] Exemplos para polietilenoiminas apropriadas são homopolímeros de etilenoimina (aziridina) ou seus homólogos superiores e também os polímeros de enxerto de poliamidoaminas ou polivinilaminas com etilenoimina ou seus homólogos superiores. As polietilenoiminas podem ser reticuladas ou não reticuladas, quaternizadas e/ou modificadas por reação com óxidos de alquileno, dialquila ou carbonatos de alquileno ou ácidos C1-C8carboxílico. As polietilenoiminas podem ser modificadas por reação com óxidos de alquileno como óxido de etileno, óxido de propileno ou óxido de butileno, carbonatos de dialquila como carbonato de dimetila e carbonato de dietila, carbonatos de alquileno como carbonato de etileno ou carbonato de propileno, ou ácidos C1-C8-carboxílico. As PEIs modificadas podem incluir polietilenoiminas alcoxiladas como polietilenoiminas propoxiladas (PPEIs) e polietilenoiminas etoxiladas (EPEIs). Outras polietilenoiminas preferidas modificadas podem ser obtidas por reação das PEIs não modificadas com um ou mais ácidos C1-C28-graxos, preferivelmente com um ou mais ácidos C6C18-graxos e especialmente preferido com ácidos C10-C14-graxos, como, por exemplo, ácido graxo de coco. Um método de fazer um polímero catiônico compreendendo PEIs ocorre com base na reação de etilenodiamina (EDA) e etilenoimina (EI) sob catálise ácida, em solventes como água. Um exemplo de uma etilenoimina comum é aziridina. As polietilenoiminas resultantes (PEIs) na composição têm amina funcionalidades amina primárias, secundárias, e terciárias que estão disponíveis para posterior conversão química, por exemplo, alcoxilação com óxidos de alquileno como óxido de etileno para
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 34/89 / 38 formar APEI. Os PEIs também podem ser feitos de uma di ou poliamina como etileno diamina (EDA), etilenoimina (EI) como aziridina, água, e um catalisador de ácido.
[98] De acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção, pelo menos um polímero catiônico compreende uma polietielenimina modificada, preferivelmente modificada com um grupo de ácido carboxílico, mais preferivelmente com um ou mais ácidos C1-C28graxos, um ou mais ácidos C6-C18-graxos ou com um ou mais ácidos C10-C14graxos, ou é modificada por alcoxilação, preferivelmente por etoxilação, mais preferivelmente por etoxilação com 10 a 50 grupo de óxido de etileno.
[99] Em uma forma de realização preferida da presente invenção, a polietilenoimina tem um peso molecular médio ponderal Mw na faixa de 100 g/mol e 10000 g/mol. Em outra forma de realização preferida da presente invenção a polietilenoimina é selecionada dentre o grupo de polietilenoiminas linear tendo um peso molecular médio ponderal Mw de 100 a 700 g/mol, e preferivelmente de 146 a 232 g/mol, e preferivelmente é selecionada dentre trietilenotetramina, pentaetilenohexamina e tetraetilenopentamina. De acordo com outra forma de realização preferida a polietilenoimina é selecionada dentre o grupo de polietilenoiminas ramificadas tendo um peso molecular médio ponderal Mw de 500 a 8000 g/mol e preferivelmente de 800 a 1200 g/mol.
[100] De acordo com uma forma de realização exemplar da presente invenção, um copolímero de ácido adípico, com N-(2-aminoetil)-1,2etanodiamina e epiclorohidrina é usado como pelo menos um polímero catiônico. De acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção, pelo menos um polímero catiônico é selecionado dentre um polietilenoimina linear, ou uma poliamina amida epiclorohidrina, ou misturas dos mesmos.
[101] Preferivelmente uma poliamina amida epiclorohidrina é usada
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 35/89 / 38 como o, pelo menos, um polímero catiônico.
[102] De acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção, o pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio fornecido na etapa a) é contatado antes, durante ou após a etapa c) com, pelo menos, uma solução ou emulsão ou dispersão de um polímero catiônico, em que pelo menos um aglutinante é um aglutinante aniônico. Sem estar limitado por qualquer teoria, acredita-se que a combinação de um polímero catiônico com um aglutinante aniônico pode ainda melhorar a adesão de, pelo menos, um aglutinante sobre o pó mineral contendo carbonato de cálcio.
[103] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a quantidade de, pelo menos, um polímero catiônico usado no processo inventivo é menor do que 1,0% em peso, preferivelmente menor do que 0,8% em peso, mais preferivelmente menor do que 0,5% em peso, e o mais preferivelmente menor do que 0,2% em peso, com base no peso total do pó mineral contendo carbonato de cálcio.
[104] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, pelo menos um polímero catiônico é fornecido em uma forma aquosa, por exemplo, na forma de uma solução à base de água ou emulsão ou dispersão.
[105] No caso em que pelo menos um polímero catiônico é fornecido na forma de uma dispersão, o tamanho de partícula do polímero catiônico pode ter um valor d.50 de 10 a 500 nm, preferivelmente de 20 a 100, e mais preferivelmente de 25 a 80 nm.
[106] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, pelo menos uma solução ou emulsão ou dispersão do polímero catiônico compreende 5 a 70% em peso de, pelo menos, um polímero catiônico, preferivelmente 10 a 50% em peso, e mais preferivelmente 12 a 17% em peso, com base no peso total de uma solução ou emulsão ou dispersão.
[107] De acordo com uma forma de realização preferida da presente invenção, pelo menos um polímero catiônico é fornecido na forma de uma
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 36/89 / 38 solução a base de água, preferivelmente compreendendo de 10 a 50% em peso, mais preferivelmente de 11 a 30% em peso, e o mais preferivelmente de 12 a 17% em peso de, pelo menos, um polímero catiônico com base no peso total de uma solução.
[108] No entanto, pelo menos um polímero catiônico também pode ser fornecido na forma de uma emulsão ou uma dispersão ou na forma de uma mistura de uma solução e/ou uma emulsão e/ou uma dispersão.
[109] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, a quantidade de, pelo menos, uma solução ou emulsão ou dispersão de, pelo menos, um polímero catiônico usado no processo inventivo é menor do que 1,0% em peso, preferivelmente menor do que 0,8% em peso, mais preferivelmente menor do que 0,5% em peso, e o mais preferivelmente menor do que 0,2% em peso, com base no peso total do pó mineral contendo carbonato de cálcio.
[110] O contato de, pelo menos, um pó mineral contendo carbonato de cálcio com, pelo menos, uma solução ou emulsão ou dispersão do polímero catiônico pode ser realizado sob condições de mistura e/ou homogeneização. As condições de mistura e/ou homogeneização podem ser iguais como as descritas acima para a etapa de processo c).
[111] De acordo com uma forma de realização, pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio é pré-aquecido antes de ser contatado com, pelo menos, uma solução ou emulsão ou dispersão do polímero catiônico.
[112] De acordo com uma forma de realização da presente invenção, pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio é contatado com, pelo menos, uma solução ou emulsão ou dispersão de, pelo menos, um polímero catiônico antes da etapa de processo c). De acordo com outra forma de realização da presente invenção, pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio é contatado com, pelo menos, uma solução ou emulsão ou
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 37/89 / 38 dispersão de, pelo menos, um polímero catiônico durante a etapa do processo c). De acordo com ainda outra forma de realização da presente invenção, pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio é contatado com, pelo menos, uma solução ou emulsão ou dispersão de, pelo menos, um polímero catiônico após a etapa de processo c). Preferivelmente, pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio é contatado com, pelo menos, uma solução ou emulsão ou dispersão de, pelo menos, um polímero catiônico antes da etapa de processo c).
[113] De acordo com uma forma de realização exemplar da presente invenção, uma etapa de homogeneização é realizada após pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio ser contatada com, pelo menos, uma solução ou emulsão ou dispersão do polímero catiônico e antes do contato com, pelo menos, uma solução ou emulsão ou dispersão do aglutinante de etapa b). De acordo com outra forma de realização exemplar da presente invenção, uma etapa de homogeneização é realizada após pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio foi contatada com, pelo menos, uma solução ou emulsão ou dispersão do aglutinante de etapa b) e antes do contato com, pelo menos, uma solução ou emulsão ou dispersão do polímero catiônico.
Outras etapas de processo opcionais [114] De acordo com outra forma de realização opcional, o processo inventivo compreende outra etapa de processo e), em que as partículas compósitas secadas contendo carbonato de cálcio são peneiradas e/ou classificadas por ar para eliminar as partículas grandes indesejáveis. A peneiração pode ser realizada usando uma máquina de peneiração, por exemplo, equipamento de peneiração com vibração de circuito completo, um equipamento vibrador de frequência elevada ou um equipamento giratório. A classificação por ar pode ser realizada usando um classificador de ar que classifica os materiais por uma combinação do tamanho, forma e densidade e
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 38/89 / 38 trabalha por injeção de uma corrente de material a ser classificado em uma câmara que contém uma coluna de ar ascendendo. Devido à dependência do arrasto de ar sobre o tamanho e forma do objeto, as partículas de material na coluna de ar em movimento são classificadas verticalmente e podem ser separadas deste modo.
[115] De acordo com uma forma de realização opcional da presente invenção, as partículas que são maiores do que 100 gm, preferivelmente sendo maiores do que 50 gm, e mais preferivelmente sendo maiores do que 20 gm são eliminadas. Preferivelmente, as partículas grandes indesejáveis são eliminadas nas partículas compósitas secadas contendo carbonato de cálcio obtidas a uma quantidade abaixo de 1000 ppm, mais preferivelmente a uma quantidade abaixo de 100 ppm, por exemplo, abaixo de 50 e 80 ppm ou 60 e 70 ppm.
[116] De acordo com outra forma de realização opcional, uma suspensão é preparada a partir das partículas compósitas contendo carbonato de cálcio obtidas pela etapa c) por adição de água.
[117] Opcionalmente, um dispersante pode ser usado para preparar a suspensão. O dispersante pode ser usado em uma quantidade de 0,01 a 10% em peso, 0,05 a 8% em peso, 0,5 a 5% em peso, 0,8 a 3% em peso, ou 1,0 a 1,5% em peso, com base no peso total das partículas compósitas contendo carbonato de cálcio. Em uma forma de realização preferida, o pigmento é disperso com uma quantidade de 0,05 a 5% em peso, e preferivelmente com uma quantidade de 0,5 a 5% em peso de um dispersante, com base no peso total das partículas compósitas. Um dispersante apropriado é preferivelmente selecionado dentre o grupo compreendendo homopolímeros ou copolímeros de sais de ácido policarboxílico com base em, por exemplo, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido maleico, ácido fumárico ou ácido itacônico e acrilamida ou misturas dos mesmos. Os homopolímeros ou copolímeros de ácido acrílico são especialmente preferidos. O peso molecular médio ponderal
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Mw de tais produtos está preferivelmente na faixa de 2000 a 15000 g/mol, com um peso molecular médio ponderal Mw de 3000 a 7000 g/mol ou 3500 a 6000 g/mol sendo especialmente preferidos. De acordo com uma forma de realização exemplar, o dispersante é poliacrilato de sódio tendo um peso molecular médio ponderal Mw de 2000 a 15000 g/mol, preferivelmente de 3000 a 7000 g/mol, e o mais preferivelmente de 3500 a 6000 g/mol.
[118] A suspensão preparada a partir das partículas compósitas contendo carbonato de cálcio pode ter um teor de sólidos de 10 a 82% em peso, preferivelmente de 50 a 81% em peso, e mais preferivelmente de 60 a 70% em peso ou de 70 a 78% em peso, com base no peso total da suspensão.
EXEMPLOS [119] Os seguintes exemplos mostram partículas compósitas contendo carbonato de cálcio diferentes que foram preparadas de acordo com o processo inventivo.
A. Materiais
Pós minerais contendo carbonato de cálcio:
[120] Carbonato de cálcio 1: Mármore a 25% em peso, com base no peso total da suspensão, triturado a úmido e pulverizado a seco da região de Carrara, Itália, tamanho de partícula (d.50): 1,8 pm.
[121] Carbonato de cálcio 2: Mármore triturado a seco da região de Carrara, Itália, tamanho de partícula (d5o): 3,4 pm.
[122] Carbonato de cálcio 3: Mármore triturado a seco da região de Carrara, Itália, tamanho de partícula (d50): 5,3 pm.
[123] Carbonato de cálcio 4: Mármore triturado a seco da região de Villach, Áustria, tamanho de partícula (d50): 2,6 pm.
[124] Carbonato de cálcio 5: Gesso triturado a seco da região da Dinamarca, tamanho de partícula (d50): 2,4 pm.
Polímeros catiônicos:
[125] Polímero catiônico 1: Polietilenoimina linear, concentração: >
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99%.
[126] Polímero catiônico 2: Poliamina amida epiclorohidrina dissolvida em água, concentração: 15% em peso com base no peso total de uma solução.
Aglutinantes:
[127] Aglutinante 1: Copolímero estireno-acrilato disperso em água, concentração: 50% em peso com base no peso total da dispersão.
[128] Aglutinante 2: Copolímero estireno-butadieno disperso em água, concentração: 50% em peso com base no peso total da dispersão.
Dispersante 1:
[129] Poliacrilato de sódio, Mw = 3500 g/mol
B. Métodos:
Processo de tratamento 1 [130] 3000 g de pó de CaC03 foram colocados em um misturador Lodige (Gebriider Lodige Maschinenbau GmbH, Alemanha) e a solução do polímero catiônico foi adicionada enquanto o misturador estava funcionando. Após uma etapa de homogeneização de 5 min, a dispersão de aglutinante foi adicionada e a mistura foi homogeneizada durante mais 30 min. No caso em que nenhum polímero catiônico foi usado, a dispersão de aglutinante foi adicionada no começo em vez do polímero catiônico.
[131] O produto obtido foi endurecido em um forno de secagem a 110°C durante 15 h.
Processo de tratamento 2 [132] 3000 g de pó de CaCO3 foram pré-aquecidos em um forno de secagem a 80°C durante 2 h.
[133] Subsequentemente o CaCO3 foi colocado em um misturador Lodige (Gebriider Lodige Maschinenbau GmbH, Alemanha) que foi préaquecido até 80°C e a solução do polímero catiônico foi adicionada enquanto o misturador estava funcionando. Após uma etapa de homogeneização de 5
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 41/89 / 38 min, a dispersão de aglutinante foi adicionada e a mistura foi homogeneizada durante mais 30 min. Durante um processo de tratamento total, a temperatura no misturador Lodige foi mantida a 80°C. O polímero catiônico e aglutinante não foram pré-aquecidos. No caso em que nenhum polímero catiônico foi usado, a dispersão de aglutinante foi adicionada no começo em vez polímero catiônico.
[134] O produto obtido foi endurecido em um forno de secagem a 110°C durante 15 h.
Processo de tratamento 3 [135] 500 g de pó de CaCO3 foram colocados em um misturador do tipo M3/1.5 (MTI Mischtechnik International GmbH, Alemanha) e a misturação foi ativada a 500 rpm. A seguir, a solução de polímero catiônico e a dispersão de aglutinante foram introduzidas ao pó de CaCO3 em temperatura ambiente. Os conteúdos do misturador foram misturados sob uma velocidade de agitação de 500 rpm durante um período de 10 ou 20 min.
[136] O produto obtido foi endurecido em um forno de secagem a 110°C durante 15 h.
Medição da densidade aparente condicionada (CBD) [137] A densidade aparente condicionada foi medida com o Powder Rheometer System FT4 (Freeman Technology Ltd., UK) que permite que o pó a ser condicionado estabeleça um estado de compactação homogênea de baixa tensão.
[138] O processo de condicionamento envolveu o deslocamento suave da amostra completa a fim de soltar e aerar levemente o pó a fim de construir um leito de pó compactado homogeneamente. Um ciclo de condicionamento compreendeu uma passagem transversal da lâmina descendente e uma passagem transversal ascendente. A passagem transversal descendente usou uma hélice positiva a 5o a fim de que a ação da lâmina fosse mais de fatiar do que de compactar. A passagem transversal ascendente usou
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 42/89 / 38 uma hélice negativa de 5o que levantou suavemente o pó e o fez cair sobre a lâmina, cada partícula indo repousar atrás da mesma. Após o ciclo de condicionamento, a amostra de pó estava livre de tensão localizada e de qualquer excesso de ar.
[139] Subsequentemente, uma amostra correspondente a um volume de 160 ml foi pesada usando a balança incorporada do Power Rheometer System FT4 e a densidade aparente condicionada foi automaticamente calculada pelo reômetro.
Medição do consumo de energia para o movimento do pó [140] A energia que é requerida para movimentar uma tonelada métrica de pó foi determinada usando o Power Rheometer System FT4 (Freeman Technology Ltd., UK) e uma sequência específica de sequências de estabilidade (Rep) e teste da taxa de fluxo variável (VFR), que são providas pelo Powder Rheometer System FT4.
[141] A estrutura do teste Rep+VFR foi uma combinação de sete ciclos de condicionamento e teste do teste de estabilidade e quatro ciclos de condicionamento e de teste do teste de taxa de fluxo variável como ilustrado abaixo:
Figure BR112013010376B1_D0001
onde C = ciclo de condicionamento, T = ciclo de teste, (x) = velocidade da ponta da lâmina durante um ciclo de teste (mm/s), e divisão = divisão do vaso para fornecer um volume preciso de pó para a medição. A massa em pó foi automaticamente recalculada após a divisão. A velocidade da ponta da lâmina foi de 100 mm/s, onde não definido em parêntese (durante a sequência de Rep).
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 43/89 / 38 [142] Um “consumo total de energia” médio em mJ foi obtido a partir de números de teste 4 a 8 e convertido em um consumo de energia em kJ/t por divisão do consumo total de energia médio pelo peso da amostra medida.
Medição da viscosidade de Brookfield [143] A viscosidade de Brookfield foi medida usando um viscosímetro de Brookfield DVII+ a 100 rpm e 23°C.
Medição do tamanho de partícula [144] Para a determinação do tamanho de partícula mediano ponderal d.50, um dispositivo Sedigraph 5100 da empresa Micromeritics, USA foi usado. A medição foi realizada em uma solução aquosa de 0,1% em peso de Na4P2O7. As amostras foram dispersas usando um agitador de velocidade elevada e ultrassom.
Medição do teor de umidade superficial total [145] O teor de umidade superficial total foi determinado de acordo com o método de medição de Coulometria de Karl Fischer, em que a partícula compósita contendo carbonato de cálcio secado foi aquecida a 220°C, e o teor de água liberada como vapor e isolada usando uma corrente de gás de nitrogênio (a 100 ml/min) foi determinado em uma unidade de Coulometria de Karl Fischer.
C. Resultados
Exemplo 1 [146] 2000 g de carbonato de cálcio 1 foram tratados usando um processo de tratamento 2, em que 0,5% em peso de polímero catiônico 1 e 8% em peso de aglutinante 2 foram adicionados, em que a porcentagem em peso é baseada no peso total do carbonato de cálcio.
[147] O produto inventivo mostrou uma densidade aparente maior e uma energia menor necessárias para movimentar o produto comparado ao carbonato de cálcio não tratado:
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Composição Densidade aparente (kg/dm3) Consumo de energia (kJ/t)
Arte anterior 99,8% em peso de carbonato de cálcio 1 0,2% em peso de umidade 0,50 14,2
Invenção 91,3% em peso de carbonato de cálcio 1 0,5% em peso de polímero catiônico 1 8,0% em peso de aglutinante 2 0,2% em peso de umidade 0,80 (+ 60%) 12,2 (- 14,1%
Exemplo 2 [148] 2000 g de carbonato de cálcio 2 foram tratados na superfície usando um processo de tratamento 1, em que 0,2% em peso de polímero catiônico 2 e 3% em peso de aglutinante 1 foram adicionados, em que a porcentagem em peso é baseada no peso total do carbonato de cálcio.
[149] O produto inventivo mostrou uma densidade aparente maior e uma energia menor necessárias para movimentar o produto comparado ao carbonato de cálcio não tratado:
Composição Densidade aparente (kg/dm3) Consumo de energia (kJ/t)
Arte anterior 99,8% em peso de carbonato de cálcio 2 0,2% em peso de umidade 0,76 7,0
Invenção 96,6% em peso de carbonato de cálcio 2 0,2% em peso de polímero catiônico 2 3,0% em peso de aglutinante 1 0,2% em peso de umidade 0,82 (+ 7,9%) 4,6 (- 34,4%
Exemplo 3
Produto A:
[150] 3000 g de carbonato de cálcio 3 foram tratados na superfície usando um processo de tratamento 1, em que 0,2% em peso de polímero catiônico 2 e 3% em peso de aglutinante 1 foram adicionados, em que a porcentagem em peso é baseada no peso total do carbonato de cálcio.
Produto B:
[151] 500 g de carbonato de cálcio 3 foram tratados na superfície usando um processo de tratamento 3, em que 3% em peso de aglutinante 1 foram adicionados, em que a porcentagem em peso é baseada no peso total do carbonato de cálcio.
[152] Os produtos inventivos mostraram uma aparente maior e uma energia menor necessárias para movimentar o produto comparado ao carbonato de cálcio não tratado:
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Composição Densidade aparente (kg/dm3) Consumo de energia (kJ/t)
Arte anterior 99,8% em peso de carbonato de cálcio 3 0,2% em peso de umidade 0,85 5,6
Produto inventivo A 96,6% em peso de carbonato de cálcio 3 0,2% em peso de polímero catiônico 2 3,0% em peso de aglutinante 1 0,2% em peso de umidade 0,92 (+ 8,2%) 4,9 (- 12,5%
Produto inventivo B 96,6% em peso de carbonato de cálcio 3 3,0% em peso de aglutinante 1 0,2% em peso de umidade 0,94 (+ 10,6%) 3,6 (- 35,7%)
Exemplo 4 [153] 3000 g de carbonato de cálcio 5 foram tratados na superfície usando um processo de tratamento 1, em que 0,2% em peso de polímero catiônico 2 e 3% em peso de aglutinante 1 foram adicionados, em que a porcentagem em peso é baseada no peso total do carbonato de cálcio.
[154] O produto inventivo mostrou uma densidade aparente maior e uma energia menor necessárias para movimentar o produto comparado ao carbonato de cálcio não tratado:
Composição Densidade aparente (kg/dm3) Consumo de energia (kJ/t)
Arte anterior 99,6% em peso de carbonato de cálcio 5 0,4% em peso de umidade 0,46 13,9
Inventivo 96,4% em peso de carbonato de cálcio 5 0,2% em peso de polímero catiônico 2 3,0% em peso de aglutinante 1 0,4% em peso de umidade 0,62 (+ 34,8%) 10,9 (- 21,6%)
Exemplo 5
Produto C [155] 2000 g de carbonato de cálcio 4 foram tratados na superfície usando um processo de tratamento 2, em que 0,2% em peso de polímero catiônico 2 e 2% em peso de aglutinante 1 foram adicionados, em que a porcentagem em peso é baseada no peso total do carbonato de cálcio.
Produto D [156] 2000 g de carbonato de cálcio 4 foram tratados na superfície usando um processo de tratamento 1, em que 0,2% em peso de polímero catiônico 1 e 2% em peso de aglutinante 1 foram adicionados, em que a porcentagem em peso é baseada no peso total do carbonato de cálcio.
Produto E
Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 46/89 / 38 [157] 2000 g de carbonato de cálcio 4 foram tratados na superfície usando um processo de tratamento 1, em que 0,2% em peso de polímero catiônico 2 e 5% em peso de aglutinante 1 foram adicionados, em que a porcentagem em peso é baseada no peso total do carbonato de cálcio.
[158] Os produtos inventivos mostraram uma densidade aparente superior e uma energia similar ou inferior necessária para movimentar o produto comparado ao carbonato de cálcio não tratado:
Composição Densidade aparente (kg/dm3) Consumo de energia (kJ/ton)
Arte anterior 99,8% em peso de carbonato de cálcio 4 0,3% em peso de umidade 0,72 6,4
Produto inventivo C 97,5% em peso de carbonato de cálcio 4 0,2% em peso de polímero catiônico 2 2,0% em peso de aglutinante 1 0,3% em peso de umidade 0,79 (+ 9,7%) 6,4 (- 0%)
Produto inventivo D 97,5% em peso de carbonato de cálcio 4 0,2% em peso de polímero catiônico 1 2,0% em peso de aglutinante 1 0,3% em peso de umidade 0,78 (+ 8,3%) 5,4 (- 15,6%)
Produto inventivo E 94,5% em peso de carbonato de cálcio 4 0,2% em peso de polímero catiônico 2 5,0% em peso de aglutinante 1 0,3% em peso de umidade 0,90 (+ 25,0%) 6,0 (- 6,3%)
Exemplo 6 [159] Uma suspensão tendo 65% em peso de sólidos foi preparada usando 2000 g do produto de exemplo 2 e 0,03% em peso de dispersante 1, com base no peso do CaCO3 seco.
[160] A viscosidade de Brookfield da suspensão obtida foi 620 mPas.
Exemplo 7 [161] Uma suspensão tendo 65% em peso de sólidos foi preparada usando 2000 g do produto A de exemplo 3 e 0,03% em peso de dispersante 1, com base no peso do CaCO3 seco.
[162] A viscosidade de Brookfield da suspensão obtida foi 510 mPas.

Claims (21)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Processo para preparar partículas compósitas contendo carbonato de cálcio, caracterizado pelo fato de compreender as seguintes etapas:
    a) fornecer pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio,
    b) preparar pelo menos uma solução ou emulsão ou dispersão de, pelo menos, um aglutinante, em que o pelo menos um aglutinante é selecionado dentre um aglutinante polimérico selecionado dentre o grupo compreendendo copolímeros de acrilonitrila, butadieno, acrilato, acrilato de butila, estireno, estireno-butadieno, e éster acrílico, e misturas dos mesmos, e em que a quantidade do, pelo menos, um aglutinante é menor do que 10% em peso, com base no peso total do pó mineral contendo carbonato de cálcio.
    c) contatar o pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio de etapa a) com, pelo menos, uma solução ou emulsão ou dispersão do aglutinante de etapa b) em uma quantidade para formar partículas compósitas sólidas contendo carbonato de cálcio, em que as partículas compósitas contendo carbonato de cálcio obtidas na etapa c), quando secadas até um teor de umidade superficial total menor do que 0,5% em peso, com base no peso total das partículas compósitas, tem densidade aparente aumentada em escoabilidade igual ou melhorada comparada com o pó mineral contendo carbonato de cálcio fornecido na etapa a), quando seco até um teor de umidade superficial total menor do que 0,5% em peso, com base no peso total do pó mineral contendo carbonato de cálcio.
  2. 2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a densidade aparente das partículas secas contendo carbonato de cálcio em um teor de umidade superficial total menor do que 0,5% em
    Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 48/89
    2 / 6 peso, com base no peso total das partículas compósitas, é aumentada em 5 a 80%, preferivelmente em 8 a 60%, e mais preferivelmente em 10 a 50%, comparado com o pó mineral contendo carbonato de cálcio fornecido na etapa
    a).
  3. 3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio fornecido na etapa a) é selecionado dentre o grupo consistindo de GCC e PCC, e misturas dos mesmos.
  4. 4. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que as partículas em pó de, pelo menos, um pó mineral contendo carbonato de cálcio fornecido na etapa a) tem um valor d.50 de 0,1 a 100 pm, de 0,3 a 50 pm, ou de 0,4 a 10 pm, preferivelmente de 0,5 a 5,0 pm.
  5. 5. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio fornecido na etapa a) tem um teor de umidade superficial total menor do que 10% em peso, menor do que 5% em peso, menor do que 2% em peso, menor do que 1% em peso, preferivelmente menor do que 0,5% em peso, mais preferivelmente menor do que 0,2% em peso, e o mais preferivelmente menor do que 0,1% em peso, com base no peso total do pó mineral.
  6. 6. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que pelo menos um aglutinante fornecido na etapa b) é selecionado dentre um aglutinante polimérico selecionado dentre o grupo compreendendo copolímero estireno-acrilato e copolímero estirenobutadieno, e misturas dos mesmos.
  7. 7. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que a quantidade de, pelo menos, um aglutinante fornecido na etapa b) é menor do que 7% em peso,
    Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 49/89
    3 / 6 preferivelmente menor do que 5% em peso, e o mais preferivelmente entre 0,1 e 4% em peso, com base no peso total do pó mineral contendo carbonato de cálcio.
  8. 8. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio fornecido na etapa a) é contatado antes, durante ou após a etapa c) com, pelo menos, uma solução ou emulsão ou dispersão de, pelo menos, um polímero catiônico.
  9. 9. Processo de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que pelo menos um polímero catiônico é selecionado dentre polietilenoimina linear, ou poliamina amida epiclorohidrina, ou misturas dos mesmos.
  10. 10. Processo de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que a quantidade de, pelo menos, um polímero catiônico é menor do que 1,0% em peso, preferivelmente menor do que 0,8% em peso, mais preferivelmente menor do que 0,5% em peso, e o mais preferivelmente menor do que 0,2% em peso, com base no peso total do pó mineral contendo carbonato de cálcio.
  11. 11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que a etapa c) do processo é realizada a uma temperatura de 5°C a 140°C, preferivelmente de 10 a 110°C, e o mais preferivelmente de 20°C a 105°C, ou de 40 a 105°C.
  12. 12. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que o processo compreende uma etapa d) adicional, em que as partículas compósitas contendo carbonato de cálcio obtidas na etapa c) são secadas, preferivelmente a um teor de umidade superficial total menor do que 1% em peso, menor do que 0,8% em peso, menor do que 0,5% em peso, preferivelmente menor do que 0,2% em peso, e o mais preferivelmente menor do que 0,1% em peso, com base no peso total
    Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 50/89
    4 / 6 das partículas compósitas.
  13. 13. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o processo compreende outra etapa e), em que as partículas compósitas secadas contendo carbonato de cálcio obtidas na etapa d) são peneiradas e/ou classificadas por ar para eliminar partículas maiores indesejáveis, preferivelmente para eliminar as partículas que são maiores do que 100 pm, preferivelmente sendo maiores do que 50 pm, e mais preferivelmente sendo maiores do que 20 pm.
  14. 14. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que uma suspensão é preparada a partir das partículas compósitas contendo carbonato de cálcio obtidas na etapa c) por adição de água e, opcionalmente, um dispersante.
  15. 15. Processo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o dispersante é poliacrilato de sódio tendo um peso molecular médio ponderal Mw de 2000 a 15000 g/mol, preferivelmente de 3000 a 7000 g/mol, e o mais preferivelmente de 3500 a 6000 g/mol.
  16. 16. Processo de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracterizado pelo fato de que a suspensão tem um teor sólido de 10 a 82% em peso, preferivelmente de 50 a 81% em peso, e mais preferivelmente de 60 a 70% em peso ou de 70 a 78% em peso, com base no peso total da suspensão.
  17. 17. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que a etapa do processo c) é realizada em um dispositivo de moagem, preferivelmente em um moinho de esferas, preferivelmente em combinação com um dispositivo de ciclone que recircula aglomerados e/ou agregados formados durante a etapa do processo c) de volta para a entrada do dispositivo de moagem.
  18. 18. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que as partículas compósitas contendo
    Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 51/89
    5 / 6 carbonato de cálcio formadas durante a etapa do processo c) são divididas em partículas menores.
  19. 19. Partículas compósitas contendo carbonato de cálcio, caracterizadas pelo fato de que compreendem:
    a) pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio, e
    b) pelo menos um aglutinante, em que o pelo menos um aglutinante é selecionado dentre um aglutinante polimérico selecionado dentre o grupo compreendendo copolímeros de acrilonitrila, butadieno, acrilato, acrilato de butila, estireno, estireno-butadieno, e éster acrílico, e misturas dos mesmos, e em que a quantidade do, pelo menos, um aglutinante é menor do que 10% em peso, com base no peso total do pó mineral contendo carbonato de cálcio, e em que o, pelo menos, um aglutinante é fornecido como uma solução ou emulsão ou dispersão e é contactado com
    c) o pelo menos um pó mineral contendo carbonato de cálcio de etapa a) em uma quantidade para formar partículas compósitas sólidas contendo carbonato de cálcio, em que as partículas compósitas contendo carbonato de cálcio obtidas na etapa c), quando secadas até um teor de umidade superficial total menor do que 0,5% em peso, com base no peso total das partículas compósitas, tem densidade aparente aumentada em escoabilidade igual ou melhorada comparada com o pó mineral contendo carbonato de cálcio fornecido na etapa a), quando seco até um teor de umidade superficial total menor do que 0,5% em peso, com base no peso total do pó mineral contendo carbonato de cálcio.
  20. 20. Uso de um aglutinante, caracterizado pelo fato de ser para aumentar a densidade aparente de um pó mineral contendo carbonato de cálcio em escoabilidade igual ou melhorada, em que o aglutinante é selecionado dentre um aglutinante polimérico selecionado dentre o grupo
    Petição 870190076250, de 07/08/2019, pág. 52/89
    6 / 6 compreendendo copolímeros de acrilonitrila, butadieno, acrilato, acrilato de butila, estireno, estireno-butadieno, e éster acrílico, e misturas dos mesmos.
  21. 21. Uso das partículas compósitas contendo carbonato de cálcio como definidas na reivindicação 19, caracterizado pelo fato de ser em aplicações de papel, em tintas, ou em plásticos.
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