PT86511B

PT86511B - Metodo para agregacao de caulino usando uma combinacao de bases organicas e inorganicas

Info

Publication number: PT86511B
Application number: PT86511A
Authority: PT
Inventors: Rasik H Raythatha; E Wayne Andrews
Original assignee: Ecc America Inc
Priority date: 1987-01-09
Filing date: 1988-01-08
Publication date: 1991-12-31
Also published as: US4806167A; AU8188787A; BR8800028A; PT86511A; EP0274429A3; EP0274429A2; NZ222712A

Description

MEHORIA DESCRITIVA

Os pigmentos à base de caulinite são commumente usados nas indústrias do papel em aplicações como cargas para papel e reves timento para papel. Em geral, os objectivos do uso de pigmentos são aperfeiçoar as qualidades do papel, tais como opacidade, bri lho, suavidade, capacidade de impressão, porosidade, revestimento de superfície, difusão de luz e redução do custo de fabricação do papel.

Tanto as características de brilho do referido caulino como as propriedades opacificantes do mesmo, quando incorporado como uma carga em papel, podem ser quantitativamente relacionadas com uma propriedade da carga identificada como coeficiente de difusão S. 0 dito parâmetro, isto é, o coeficiente de difusão S de um dado pigmento de carga, é uma propriedade bem conhecida e extensamente usada no ramo da tecnologia de papel, e tem sido o ob jecto de numerosas publicações técnicas e semelhantes. A exposi ção anterior de tais medidas foi feita por Kubelka e Munk, e está registada em Z. Tech Physik 12:539 (1931). Outras citações das técnicas de medida aplicáveis e definições detalhadas do dito coeficiente de difusão são apresentadas em numerosos lugares na literatura de patente e técnica. Usualmente pode ser feita referencia, nesse caso, p.ex., às patentes US 4.026.726 e 4.026.173. Além das citações apresentadas nessas patentes, pode ainda ser feita referencia a Pulp and Paper Science Technology, vol. 2, Paper, capítulo 3, por H.G. Schwalbe (McGraw Hill Book Co., NY).

Num papel com carga, é portanto importante uma difusão de luz elevada. 0 aumento da difusão de luz permite que o papel te. nha um aspecto mais opaco, sem aumento de absorção de luz. 0 uso de pigmento com um mais alto coeficiente de difusão de luz permi te uma redução quer no peso base, quer na quantidade de carga re querida para se conseguirem as propriedades desejadas, p.ex., opacidade e brilho. Tradicionalmente, isso tem sido conseguido com o uso de dióxido de titânio, argilas calcinadas e carbonato

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-3de cálcio precipitado, A difusão de luz relativamente mais alta do dióxido de titânio é devida ao maior índice de refracção» Pen sa-se que a difusão mais alta de luz, observada com caulino calcinado e carbonato de cálcio precipitado, é devida à estrutura porosa intrínseca desenvolvida durante o processo de fabricação desses pigmentos; Ver McConnell e col., Pat. US 4.381.948 .

Em geral, a tentativa de aumentar a difusão de luz por modificação do mineral caulinite também induz algum aumento no volume de vazios dos poros. Além disso, tal modificação pode produzir pigmentos com distribuição de tamanho de partícula numa ga ma razoavelmente estreita. Por exemplo, a calcinação de caulini te fina acima de seu ponto de desidroxilação pode produzir um produto com maior volume de vazios dos poros. Na publicação PCT W087/00544, de 29 de Janeiro de 1987, é conseguida quimicamente uma agregação semelhante, pela reacção de argila de caulini te fina com cloretos de metal que hidrolisam rapidamente. 0 sub produto ácido dessa reação pode ser neutralizado com amoníaco ga soso. 0 coeficiente de difusão de luz e os volumes de vazios dos poros destas argilas são significativamente mais elevados do que os da caulinite de partida. Aumentos marginais na difusão de luz (geralmente menos de 10 unidades) podem ser induzidos pela mistu ra de caulinite em partículas de diferentes tamanhos, ou por fio culação química. Entretanto, essas estruturas são geralmente ins táveis e quebrariam sob altas forças de cisalhamento de produção de papel ou revestimento do papel.

Além do uso como cargas, os pigmentos agregados são usados em revestimentos de papel, para aperfeiçoar a cobertura da super fície. A aplicação de tais pigmentos pode conduzir a uma superfície mais lisa, de porosidade mais alta, e com boas propriedades de lustro e impressão. No dito pedido de patente, mostra-se que um pigmento de caulino quimicamente agregado aumenta significati vamente as propriedades da folha revestida, especialmente o lustro do papel e a impressão.

Mais detalhadamente, na patente US 4.381.948 de A.U. McConnell e col., é apresentado um pigmento de caulino calcinado e um

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-4processo para o produzir. 0 dito pigmento consiste em agregados porosos de plaquetas de caulino e exibe características de difusão de luz excepcionalmente altas, quando incorporado como uma carga em papel. Esse pigmento, que corresponde substancialmente p

ao produto comercial ALPHATEX do presente requerente E.C.C. Ame rica Inc. (Atlanta, Georgia), é preparado primeiro misturando com agitação e dispersando o caulino bruto apropriado, para formar uma dispersão aquosa do mesmo. A suspensão aquosa misturada e dispersada 6 submetida a uma separação de tamanho de partícula, da qual é recuperada uma suspensão da argila, que inclui um tamanho de partícula muito fino; p.ex., substancialmente todas as partículas podem ser menores que 1 micronE.S.D.. A suspensão é seca para produzir uma argila relativamente livre de humidade, a qual é então completamente pulverizada para quebrar os aglome rados. Esse material então é usado como uma alimentação para o calcinador; tal alimentação é calcinada sob condições cuidadosa mente controladas, a temperaturas típicas de pelo menos 900°C. 0 produto resultante é arrefecido e pulverizado para dar um pig mento dos agregados porosos de alta difusão de luz, de plaquetas de caulino, descritos.

Os produtos de caulino calcinados, incluindo os do tipo ALPHATEX, acima mencionado, são produzidos por técnicas relativamente complexas que envolvem uma multiplicidade de passos, inclu indo especificamente um passo de calcinação, mais vários passos preparatórios e passos de póscalcinação. Assim, o dito produto é de produção relativamente cara e requer investimento considerável em aparelhos complexos e análogos; p.ex., calcinadores altamente regulados etc.. Pode, de facto, ser notado que as condições de preparação desses materiais devem ser muito cuidadosa mente controladas para manter a abrasão aceitavelmente baixa no produto calcinado. Por exemplo, a operação de calcinação tende, por si, a dar um produto abrasivo, em consequêcia do sobreaquecimento, se não existir um grande cuidado para impedir tal resul tado.

Deve ser notado ainda que, para produzir um produto calcina do de baixa abrasão, o tamanho de partícula da alimentação para

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/......

-5o calcinador deve ser cuidadosamente controlado; mesmo um aumento pequeno na grossura de tal alimentação pode ter efeito prejudicial muito marcante sobre a abrasão Valley.

Na publicação PCT acima mencionada, é apresentado um procees so em que um caulino de tamanho fino de partícula é reagido em forma de partícula com um cloreto de metal, tal como tetracloreto de silício, para formar um pigmento de caulino estruturado, quimicamente agregado. 0 cloreto de metal pode ser um ou mais dos cloretos tendo a fórmula geral MC1 , em que Mé Si, Ti ou Al; e x é 3 ou 4, dependendo da valência de M. É apresentado um agente de aperfeiçoamento de agregação escolhido de carbonatos ou hidróxidos de metal alcalino-terroso, ou carbonato de lítio. Opcionalmente, pode ser usado aquecimento para encurtar o tempo de reacção. Quando usado, as temperaturas, entretanto, não devem exceder cerca de 150°C. Para completar a polimerização e a condensação que se pensa ocorrer, é preferível envelhecer o produto resultante por algum tempo, tipicamente pelo menos durante três dias. Noutro aspecto desse processo verifica-se que ocorrem aper feiçoamentos adicionais do produto pela adição de amoníaco à com binação de caulino e cloreto de metal.

De acordo com o que foi dito, pode ser encarado como um objectivo da presente invenção o fornecimento de um produto de pig mento de caulino agregado que possua características de difusão de luz aperfeiçoadas, e assim seja utilizável como uma carga opa cificadora e difusora de luz, para papel e produtos de papel, e que possa ser semelhantemente usada noutras aplicaçães de produção de papel, inclusivé no revestimento do mesmo.

É também um objectivo da invenção fornecer papéis revestidos aperfeiçoados e produtos de papelão, para fins de impressão, tais como impressão de offset, gravura e outros tipos de impressão, usando um pigmento de caulino agregado.

Outro objectivo da invenção é fornecer um produto de pigmen to, do tipo anterior, que seja preparado sem calcinação e, por isso, sem submeter o caulino a altas temperaturas e que, assim, possui baixa abrasividade de acordo com a alimentação de caulino

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-6de que o produto é feito.

Ainda outro objectivo da invenção é fornecer um pigmento com o carácter anterior, que seja composto de agregados de par tícuias de caulino diminutas que estão ligadas entre si quimicamente, isto é, sem o uso de calcinação ou outras técnicas de alta temperatura.

Ainda outro objectivo da invenção é fornecer um produto de pigmento de caulino, com elevada difusão de luz, que possa ser produzido com menor custo do que o caulino calcinado e que, por isso, pode ser um substituto mais barato em muitas aplicações em que os produtos de caulino calcinado ou outras cargas de alto custo são actualmente utilizados.

Ainda outro objectivo da presente invenção é fornecer um processo para produzir pigmentos de caulino agregados, como aci ma mencionado, que consiste num número mínimo de passos conduzidos de modo simples, que utilize aparelhos relativamente simples e baratos, e que introduza o mínimo de elementos estranhos no produto final obtido.

Ainda outro objectivo da invenção é fornecer um processo para produzir pigmentos de caulino agregados, como acima meneio nado, a partir de uma alimentação bruta que contém altas percen tagens de partículas extremamente diminutas, p.ex., de menos do que 0,25 micrómetros, para assim converter um material que tem valor limitado para o fabricante de papel, num que pode ser fá cil e economicamente usado em produtos de papel.

Ainda outro objectivo da invenção é fornecer um processo como/acima mencionado que permite a produção de pigmentos de cau lino agregados, de baixa abrasão, a partir de alimentações de processo mais grosseiros do que as que podem normalmente ser em pregues em calcinação, para dar um produto com baixa abrasão com parável.

Ainda outro objectivo da invenção é fornecer um processo para produzir um pigmento de caulino de elevada difusão de luz, que não utiliza cloretos de metal e que possa ser realizado sem

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-Ίο uso de um passo de calcinação ou de outras condições ou equipa mento de processamento a alta temperatura.

Sumário da Invenção

A presente invenção descreve processos para produzir pigmen tos de caulino agregados, usando uma combinação de bases orgânicas e inorgânicas. No processo, a caulinite seca é misturada com bases inorgânicas, tais como carbonatos de metais alcalinos ou alcalino-terrosos ou hidróxidos de metais alcalino-terrosos, e bases orgânicas, tais como aminas. Os produtos resultantes exi bem maior difusão de luz, volume de sedimentação relativamente melhor e espessura melhor. Os agregados apresentam uma estrutura que é suficientemente forte para suportar as altas forças de cisalhamento de produção de papel.

Foi agora verificado que é obtido um aperfeiçoamento sinérgico da difusão de luz, pela adição de carbonatos ou hidróxidos de metal alcalino ou alcalino-terroso, p.ex., carbonato de cálcio moído mais uréia ou aminas orgânicas, às alimentações de cau linite fina.

E obtido um aperfeiçoamento em difusão de luz, sem calcinação e também sem adição de SiCl^ (ou outro cloreto de metal). Ele pode também ser obtido sem adição de amoníaco, assim evitando o manuseio do amoníaco gasoso. Isto resulta num processo de tratamento muito simplificado, mas eficaz.

Assim, tem sido verificado que, surpreendentemente, há um aperfeiçoamento na difusão de luz, pela adição, a uma argila de caulinite fina, de um agente de melhoramento de agregação, escolhido de um ou mais membros do grupo que consiste em carbonatos de metal alcalino e carbonatos e hidróxidos de metal alcalino terroso, mais uma amina orgânica, sem calcinação da argila ou adição de SiCl^ (ou outro cloreto de metal).

Cre-se que o caulino resultante é agregado, isto é, que se formam agregados a partir de plaquetas ou partículas diminutas de caulino. Pelos dados de difusão de luz, pode ser admitido que são formados agregados. 0 mecanismo preciso pelo qual as

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-8partículas formam agregados não é conhecido actualmente.

agente de melhoramento de agregação misturado com o caulino, de preferencia, deve proporcionar de cerca de 5 a 120 milimoles de iões de metal alcalino-terroso ou de lítio por 100 partes em peso de caulino. Isso corresponde a cerca de 0,5 a 12% em peso de caulino, de partículas de,um carbonato ou hidróxido de metal alcalino-terroso, ou carbonato de metal alcalino. Quando é usado o carbonato ou hidróxido de cálcio, particularmen te preferidos, uma gama de adição preferida é a de cerca de 1,5 a 4% em peso do caulino.

Os carbonatos ou hidróxidos de cálcio grosseiros são menos eficazes na presente invenção, sendo preferido, em vez disso, usar os carbonatos de cálcio fino moído ou precipitado dos chamados tipos para papel, isto é, os mesmos tipos que são usados para carga e revestimento de papel. Um material adequado para uso no processo da presente invenção é o CARBITA1 50 ou CARBITAL 90, produtos da Atlantic Carbonates de Baltimore, I-Iaryland. Esses produtos tem, respectivamente, distribuições de tamanhos de partículas tais que 50 e 90% em peso deles tem de menos de 2 microns de E.S.D.

Pode ser usada uma amina líquida ou sólida que pode ser ali fática ou cíclica, de preferencia uma amina mono- ou polifuncional, líquida ou sólida, contendo 2 a 6 átomos de carbono. A quantidade de ureia ou amina adicionada pode ser de cerca de 1% em peso com base no peso do caulino alimentado, sendo uma gama mais geral de cerca de 0,25 a cerca de 2%. Quando são atingidas quantidades mais altas de, digamos, 2%, o brilho começa a decres. cer. Assim, uma gama de adição típica para as aminas é de 3,6 a

9,1 kg por tonelada de caulino alimentado. Quando são usadas ami nas líquidas, é preferível de 3,6 a 7,4 kg por tonelada. A ureia é de preferência adicionada na faixa de 4,5 a 9,1 kg por tonelada de alimentação. As aminas preferidas incluem dietilenotriami na, etilenodiamina e hexametilenotetramina.

É preferível, para obter características de elevada difusão de luz, utilizar no processo da invenção, um caulino de tamanho

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-9fino de partícula, de preferencia um em que a distribuição de ta manho de partícula seja tal que de cerca de 70 a cerca de 100% em peso dos mesmos tenham menos de 1 micron de E.S.D. (diâmetro esférico equivalente). Quando o pigmento é principalmente de in teresse para uso como uma carga (opostamente ao uso em revestimento de papel) e quando as qualidades de difusão de luz não são a consideração principal, podem ser eficazmente utilizadas alimen tações mais grosseiras, p.ex., até 70% em peso/menos que 2 microns de E.S.D.. As determinações do tamanho de partícula, como apresentadas aqui, são feitas por análise no Sedigraph, isto é, pelo instrumento desse tipo, vendido pela Micromeritics Instrument Corporation de Norcross, Georgia.

caulino utilizado como alimentação para a invenção pode ser o produto de processamento húmido, em que são utilizados vários passos de beneficiação convencionais para o processamento húmido do caulino; ou, de acordo com um outro aspecto desta invenção, o caulino pode ser o produto de classificação com ar de .com um caulino bruto, preferivelmente para pelo menos 88%/menos que dois microns, dependendo das características de difusão de luz desejadas no produto final’; excepto quando o produto da invenção se destina a ser usado em formulações de revestimento, a classificação é de preferencia para 94%/menos que 2 microns.

Quando usados nas aplicações de revestimento de papel, os pigmentos de caulino estruturados da invenção compreendem de cer ca de 5 a 60% e, de preferencia, 10 a 30% em peso do componente de pigmento total da composição de revestimento. 0 balanço do pigmento pode compreender qualquer dos pigmentos de revestimento conhecidos, tais como caulinos, carbonato de cálcio, dióxido de titâhio, pigmentos plásticos, etc. de tipo de revestimento. As composições de revestimento, além do componente de pigmento, incluem componentes convencionais, tais como adesivo, aglutinante, dispersante e outros aditivos conhecidos.

As condições de tratamento incluem a temperatura ambiente. Opcionalmente pode ser usado aquecimento. Quando usado, em geral as temperaturas não devem exceder, entretanto, cerca de 150°C.

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-10É preferível envelhecer o produto resultante durante um período, tipicamente, de pelo menos três dias.

Na descrição que se segue, todos os dados de difusão são normalizados por comparação com o coeficiente de difusão de amos tras do Alphatex acima mencionado. Idealmente, num estudo desta natureza, deve ser usado sempre o. mesmo lote de polpa batida. Como isso não é prático, o processo adoptado foi carregar um grupo de folhas em cada série de testes, usando o mesmo Alphatex de série para série. Estatisticamente, as amostras carregadas com Alphatex a 10% de carga, tinham um coeficiente de difusão de 680 cm /g, e em cada série em que o Alphatex diferiu de 680, os coeficientes de difusão das amostras experimentais foram correspondentemente ajustados proporcionalmente aos ajustes que o papel contendo Alphatex requeria para levar o seu valor para 680 cm /g. Esse procedimento, que foi usado em exemplos subsequentes, é de vez em quando citado no relatório como normalização” dos coeficientes de difusão.

Breve Descrição dos Desenhos

Na sentada fig. 1, a em função

Na sentada fig. 2, a em função difusão de luz do papel com carga está repreda quantidade de dietileno-triamina usada;

difusão de luz do papel com carga está repreda quantidade de carbonato de cálcio usada;

e 5, a difusão de luz, a opacidade e a resis

Nas figs. 3, tência à rotura estão representadas em função da carga de enchimento para os papéis carregados de acordo com a invenção, em com paração com uma carga de controlo de caulinite;

Na fig. 6, o brilho está representado em função da percentagem em peso da carga; e tícula de o produto

Na fig. 7, está ilustrada a distribuição de tamanho de par uma argila representativa usada como matéria-prima e resultante obtido pela prática desta invenção.

Descrição Detalhada

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-11Processos gerais de preparação de argila de alimentação material de partida bruto foi uma mistura de caulinos bru tos provenientes do norte da Georgia e que eram constituídos por materiais de tamanhos de partícula muito finos. 0 brilho GE do referido material bruto está na gama de 82 a 87. Em todos os ca sos, nesta descrição, os valores de brilho são obtidos de acordo com a especificação padrão estabelecida pelo procedimento TAPPI T-646 os-75.

As argilas brutas foram beneficiadas de acordo com a prática geral usada nas indústrias de processamento de caulinite. As argilas beneficiadas foram classificadas,por centrifugação,tendo 94% menos que 2 microns de B.S.D. (diâmetro esférico equivalente). As argilas classificadas foram floculadas com 0 uso de 0,25% em peso de sulfato de alumínio e ajuste do pH para 3,5 com ácido sulfúrico. As caulinites floculadas foram filtradas. As caulinites significativamente secas (restando cerca de 20% de hu midade) foram redispersas com 0,25% em peso de poliacrilato de sédio e 0 pH ajustado para cerca de 7,0. A caulinite redispersa foi seca por aspersão, sendo aqui referida como Controlo I. Isso também corresponde ao produto comercial Betaglos^ do reque rente E.C.C. América Inc. (Atlanta, Georgia). Em muitos casos, um componente das bases desejadas foi adicionado antes da secagem por aspersão. 0 teor de humidade da caulinite seca por aspersão era de cerca de 1,0% em peso.

Processo Padrão de kedida do Volume de Sedimentação Relativo volume de sedimentação relativo do material de partida e do material tratado foi medido para determinar a extensão e natureza de agregação. No procedimento, foi preparada uma suspen são de cerca de 55% de sólidos de pigmento, que continha 0,3 ml de poliacrilato de sódio. Essa suspensão foi então centrifugada a 7000 rpm durante 45 minutos. 0 volume de sedimento foi cal culado usando 0 peso seco da argila, 0 peso húmido da argila, e calculando 0 volume de argila usando a massa específica da argila seca de 2,6 g/ml.

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A Z

-12Exemplo I

A mistura seca por aspersão, Controlo-I, de caulinite fina, foi pulverizada por um pulverizador fabricado pela Mikropul Corporation. 200 g dessa argila pulverizada foram misturados com 3% em peso de carbonato de cálcio moído. 0 carbonato de cálcio moído, C-90, (CARBITAL 90) foi fornecido pela Atlantic Carbonate, um departamento da E.C.C. América, como uma suspensão a 75% de sólidos. Esse material foi seco a 150°C durante 5 minutos e pulverizado uma vez mais. Este material é designado como Argila de Alimentação-I e também como Produto-I. A difusão de luz de um papel carregado com esse produto, a um nível de carga de 10% é comparada com o Controlo-I na Tabela 1.

Exemplo II

A Argila de Alimentação-II foi preparada como descrito no Exemplo I, excepto em que desta vez a quantidade de carbonato de cálcio foi de 2% em peso. Esta é designada como argila de Alimentação-II ou Produto-II. A difusão de luz de um papel carrega do com Produto-II, a um nível de carga de 10%, é apresentada na Tabela 2.

Exemplo III

A Argila de Alimentação-I foi preparada como descrito no Exemplo I. 100 g de Argila de Alimentação-I foram misturados com 1,0% em peso de etilenodiamina (fornecida pela Aldrich) num misturador Waring, por 1 minuto, para dar o Produto-III. 0 pro duto-III foi testado como carga de papel. A difusão de luz da folha carregada a cerca de 10% de carga, é apresentada na Tabela 1.

Exemplo IV

A Argila de Alimentação-II foi preparada como descrito no Exemplo II. A Argila de Alimentação-II seca foi misturada com várias quantidades de dietilenotriamina (Aldrich Chemical 6) num misturador Waring.

A quantidade de amina usada variou entre 0,0, 0,25, 0,5,

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0,75 e 1,0% em peso de argila de alimentação. A difusão de luz da folha com carga, usando essa caulinite agregada, aumentou uni formemente com a quantidade de amina até 0,75% em peso e atingiu um patamar. A difusão de luz do papel com carga está ilustrada na fig. 1 em função da quantidade de dietilenotriamina.

Exemplo V

Primeiro foi preparada uma série de caulinites, pela mistura do Controlo-I com quantidades variadas de carbonato de cálcio moído, como no Exemplo I. A quantidade de carbonato de cálcio foi de 2,0, 4,0, 6,0, 8,0, 10,0 e 12,0% em peso da argila. Essas argilas foram então tratadas com uma quantidade fixa, 1% em peso, de dietilenotriamina num misturador V/aring, como no Exemplo IV. Os produtos finais foram testados em folhas feitas manualmente quanto à difusão de luz. A difusão de luz do papel aumentou monotonamente com carbonato de cálcio, até cerca de 10% em peso de C-90 e então diminuiu levemente a 12%. Esses fenómenos estão ilus trados na fig. 2.

Exemplo VI

Uma Argila de Alimentação-III foi preparada usando uma mistura de caulinite fina. Na preparação, os processos de beneficia ção, classificação, filtração e redispersão foram idênticos aos descritos no processo geral da preparação da argila de alimenta

. No entanto, após a redispersão da argila, ela foi doseada com 4% em peso de carbonato de cálcio moído, isto é, antes da secagem por aspersão. Essa suspensão foi seca por aspersão e pulverizada usando um moinho fabricado pela Eikropul Corporation. Essa é designada por Argila de Alimentação-III.

A humidade de Argila de Alimentação-III era menor/que 1%, em pe so, e o brilho estava na gama de 87%. Essa Argila de AlimentaçãO -III foi feita reagir com 0,75% em peso de dietilenotriamina num misturador ϊ/aring, para dar o Eroduto IV. A argila tratada foi testada numa aplicação para carga de papel. Os resultados da difusão de luz são apresentados na Tabela 3.

Exemplo VII

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-14Argila de Alimentação-II foi preparada como descrito no Exem pio II. A argila de Alimentação-II seca foi tratada com 1,0% em peso de etanolamina (uma hidroxilamina vendida pela Aldrich Chemical Co.) num misturador Waring, de acordo com o Exemplo III. A difusão de luz medida do papel carregado com 10% de cargas é apresentado na Tabela 4.

Exemplo VIII procedimento e a argila de alimentação foram semelhantes aos descritos no Exemplo VII, excepto que desta vez a amina era uma dimetilamina, de cadeia muito curta (Aldrich Chemical Oo.). Os valores de difusão de luz do papel com carga são apresentados na tabela 4.

Exemplo IX procedimento e a argila de alimentação foram semelhantes aos descritos no Exemplo VII, excepto que dessa vez a amina foi uma hexilamina de cadeia muito longa (Kodãk Chemical Company). Os dados de difusão de luz da amostra tratada são representados na tabela 4.

Exemplo X

A argila de alimentação e o procedimento de tratamento foram idênticos aos descritos no Exemplo VII, excepto que a base orgânica foi uma amina alifática, DETA, dietilenotriamina (Aldrich Chemical Co.). Essa amina contém dois grupos amina primá rios e um secundário. A difusão de luz, a opacidade e a resistência â rotura do papel carregado com essa argila tratada em relação ao teor de carga são comparados com o Controlo-I; ver figs. 3, 4 e 5.

Exemplo XI

A argila de alimentação e o tratamento foram idênticos aos descritos no Exemplo VII. Contudo, desta vez a base orgânica era uma trietilenotetramina alifática, mais longa (Aldrich Chemical Co.). Esta amina contém dois grupos amina secundários e dois primários. A difusão de luz desse produto, a um nível de 10% de carga, num papel com cargas é, apresentada na tabela 4.

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-15Exemplo XII

100 g de argila de Alimentação-I foram tratados com 0,4% em peso de hexametilenotetramina (Aldrich. Chemical Co.) de acordo com o Exemplo III. A hexametilenotetramina é uma amina cíclica. Todas as funções amino são de natureza terciária. 0 produto des sa reação deu um aumento de quase 31 unidades de difusão, a 10% de carga, em relação ao controlo-I; ver tabela 5.

Exemplo XIII

Controlo-I seco foi reagido com 0,4% em peso de hexametilenotetramina num misturador de alta velocidade. 0 tratamento conduz a um aumento de cerca de 13 unidades em difusão de luz de folhas,feitas manualmente, com carga; ver tabela 5.

Exemplo XIV

Uma argila de alimentação foi preparada de acordo com o Exem pio V. Contudo, desta vez, a quantidade de carbonato de cálcio foi de 2,0% em peso. Essa argila de alimentação foi separadamen te reagida com 0,4 e 0,8% em peso de etilenodiamina. Os produtos resultantes mostraram um aumento de 28 e 40 unidades de difusão de luz a um teor de 10% de carga, respectivamente; ver tabela 4.

Exemplo XV

Neste caso, o controlo I foi tratado com 0,8% em peso de etilenodiamina, em um misturador Waring. A difusão de luz do pa pel com carga a um teor de 10% mostrou um aumento de cerca de 20 unidades, em difusão, em comparação com o Controlo-I; ver tabela 6.

Exemplo XVI

A Argila de Alimentação-IV foi preparada de acordo com o Exemplo II, excepto que desta vez a base inorgânica foi carbonato de bário, 3% em peso (Eisher Scientific Co.). A argila de Ali. mentação-IV foi então tratada com 0,75% em peso de etilenodiamina num misturador de alta velocidade. 0 produto mostrou um aumento de aproximadamente 13 unidades por cento em relação ao volume de sedimentação (RSV). Há um aumento de 39 unidades em difusão de luz para o papel carregado com esse produto a um nível de 10% de

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-16carga; ver tabela 7.

Exemplo XVII

A Argila de Alimentação-IV preparada de acordo com o Exemplo XVI foi tratada com 0,75% em peso de dietilenotriamina, num misturador de alta velocidade. 0 produto tratado mostrou um aumento de aproximadamente 14 unidades por cento em RSV e de 37 unida des em difusão de luz em relação ao Controlo-I; ver tabela 7.

Exemplo XVIII

A Argila de Alimentação-V foi preparada de acordo com o Exem pio XVI, excepto que desta vez a base inorgânica foi carbonato de magnésio 3% em peso. A argila de Alimentação-V foi tratada com 0,75% em peso de etilenodiamina, como no Exemplo XVI. 0 produto mostrou um aumento de 10 unidades por cento em RSV e 47 unidades de difusão de luz; ver tabelas 7 e 8.

Exemplo XIX

A Argila de Alimentação-V foi tratada com 0,75% em peso de dietilenotriamina, como no Exemplo XVII. Os produtos resultantes exibiram um aumento de 14 unidades por cento em RSV e um aumento de 43 unidades de difusão de luz; ver tabelas 7 e 8.

Exemplo XX

A Argila de Alimentação-VI foi preparada de acordo com o Exem pio XVI, excepto que desta vez a base inorgânica era carbonato de sódio (j.T.Baker Co.). A argila de Alimentação-VI foi tratada com 0,75% em peso de etilenodiamina como no Exemplo XVI. 0 produto resultante mostrou um aumento de 9 unidades por cento em RSV e um aumento de 28 unidades de difusão de luz; ver tabelas 7 e 8.

Exemplo XXI

A Argila de Carga-VI foi tratada com 0,75% em peso de dietilenotriamina, de acordo com o Exemplo XVII. 0 produto resultante exibiu um aumento de 13 unidades por cento em RSV e um aumento de difusão de luz de 22 unidades; ver tabelas 7 e 8.

Exemplo XXII

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-17A Argila de Alimentação-VII foi preparada de acordo com o Exemplo XVI, excepto que desta vez a base inorgânica foi hidróxido de cálcio 3$ em peso (J.T.Baker Co.). A argila de Alimenta ção-VII foi reagida separadamente com 0,75% em peso de etilenodiamina e dietilenotriamina, como nos Exemplos XVI e XVII, respectivamente, Os produtos resultantes tinham, respectivamente, um RSV mais alto de 14 e 9 unidades por cento; ver tabela 9.

Exemplo XXIII

A Argila de Carga-VIII foi preparada de acordo com o Exemplo XVI, excepto que desta vez a base inorgânica foi hidróxido de magnésio 3% em peso (Fisher Scientific Co.). A argila de Ali mentação-VIII foi tratada separadamente com 0,75% em peso de eti lenodiamina e dietilenotriamina, como no Exemplo XXII. Os produ tos resultantes tinham um RSV mais alto de 9 e 13 unidades por cento, respectivamente; ver tabela 9.

Exemplo XXIV

Agregação química na presença de base orgânica de cadeia curta, ureia

Uma mistura de caulinite, após beneficiação e secagem por aspersão, foi pulverizada usando um pulverizador de laboratório, e é referida como Controlo-I. A argila pulverizada foi mistura da com 3% em peso de carbonato de cálcio moído, fornecido pela Atlantic Carbonate Corporation, numa suspensão a 75% em peso. A mistura foi seca numa estufa a 150°C durante 15 minutos e pul verizada mais uma vez, sendo designada por Argila de Alimentação-IX. A argila de Alimentação seca foi então misturada com 1,5% em peso de ureia finamente moída, fornecida pela Fisher Scientific Products. Foi realizada uma experiencia semelhante usando 1,0% de ureia como base orgânica sólida. Os resultados de difusão de luz são mostrados na tabela 10.

Exemplo XXV

Argila de Alimentação-VII foi preparada de acordo com o Exem pio XXII. Essa argila foi reagida com solução de ureia a 1,0% (pre parada usando uma mistura 50:50 de água e etanol) num misturador

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-18Waring. 0 material resultante foi seco a 150°C durante 5 minutos. 0 volume de sedimentação relativo desse produto é apresentado na tabela 9.

Exemplo XXVI

Este exemplo ilustra a distribuição do tamanho de partículas para uma argila de partida e para o produto agregado resultante da mesma, quando submetida ao processo da invenção. A ar gila de partida foi o Controlo-I (como antes definido). 0 Controlo -I foi pulverizado e misturado com 2% em peso de carbonato de sódio moído (90% com menos de 2 microns). Esta alimentação foi idêntica à do Exemplo II. Esse material foi tratado com 0,75% em peso de dietilenotriamina. 0 produto foi seco a 150°C duran te 15 minutos, e o seu d.s.p. determinado por análise no Sedigraph. As curvas de d.s.p. para a argila de Controlo-I e para o produto da invenção são apresentadas na fig, 7. Estas mostram que o processo da invenção conduz ao engrossamento da argila ali mentada no extremo inferior da distribuição de sedimentação de partículas, indicando a formação de misturas agregadas.

Tabela 1

Difusão de luz normalizada de agregado de caulinite, por mistura com carbonato de cálcio moído e etilenodiamina:

Material

Betagloss (Controlo-l)

Betagloss + 3% de carbonato de

Betagloss + 3% de carbonato de etilenodiamina (Produto-IIl)

Difusão de luz
		a 10% de carga 516
cálcio	(Produto-I)	543
cálcio	+ 1,0% de	569

Tabela 2

Difusão de luz normalizada de caulinite agregada pela apli-

cação de carbonato de cálcio:	Difusão de luz
Material	a 10% de carga
Betagloss	503

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-19(cont. tabela 2)

Material

Betagloss + 2% carbonato de cálcio

Difusão de luz a 10% de carga

522

Tabela 5

Difusão de luz normalizada de caulinite agregada pela aplicação de carbonato de cálcio e dietilenotriamina:

Difusão de luz

Material a 10% de carga

Betagloss509

Betagloss + 4% C-90528

Betagloss + 4% C-90 + 0,75% Dietilenotriamina551

Tabela 4

Difusão de luz normalizada de caulinites quimicamente agregadas pela aplicação de carbonato de cálcio em conjunto com várias aminas orgânicas:

Difusão de luz

Material	a 10% de i
Betagloss + 2% carbonato de cálcio	522
Betagloss + 1% hexilamina	554
Betagloss + 2% carbonato de cálcio
+ 1,0% hexilamina	555
Betagloss + 1% etanolamina	551
Betagloss + 2% carbonato de cálcio
+ 1,0% etanolamina	557
Betagloss + 1% dimetilamina	528
Betagloss + 2% carbonato de cálcio
+ 1,0% dimetilamina	551
Betagloss + 1,0% dietilenotriamina	546
Betagloss + 2% carbonato de cálcio
+ 1,0% dietilenotriamina	571
Betagloss + 1,0% trietilenotetramina	555
Betagloss + 2% carbonato de cálcio
+ 1,0% trietilenotetramina	546

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-20Tabela 5

Difusão de luz normalizada de caulinite quimicamente agrega da pela aplicação de uma amina cíclica, hexametilenotetramina, e carbonato de cálcio:

Difusão de luz

Material	a 10% de carga
Betagloss	520
Betagloss + 3% carbonato de cálcio	543
Betagloss + 0,4% hexametilenotetramina	533
Betagloss + 3% carbonato de cálcio
+ 0,4% hexametilenotetramina	551
Tabela 6
Difusão de luz normalizada de caulinite quimicamente agrega
da, com aplicação de etilenodiamina em conjunto	com carbonato de
cálcio moído:
	Difusão de luz
Material	a 10% de carga
Betagloss	521
Betagloss + 0,8% etilenodiamina	540
Betagloss + 2,0% carbonato de cálcio
+ 0,4% etilenodiamina	549
Betagloss + 2,0% carbonato de cálcio
+ 0,8% etilenodiamina	561
Tabela 7
Difusão de luz normalizada de caulinite agregada quimicamen
te, com aplicação de várias bases inorgânicas e	orgânicas:
	Difusão de luz
Material	a 10% de carga
Betagloss	504
Betagloss + 3% carbonato de bário
+ 0,75% dietilenotriamina	541
Betagloss + 3% carbonato de bário
+ 0,75% etilenodiamina	543

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-21(cont. tabela 7)

Material

Betagloss + 3% carbonato de Mg + 0,75% etilenodiamina

Betagloss + 3% carbonato de Mg + 0,75% dietilenotriamina Betagloss + 3% carbonato de Na + 0,75% etilenodiamina

Betagloss + 3% carbonato de Na + 0,75% dietilenotriamina

Difusão de luz a 10% de carga

551

547

532

526

Tabela 8

Volume de sedimentação normalizado de caulinite quimicamente agregada pela aplicação de carbonatos inorgânicos e aminas orgânicas:

% do volume de sedi

Material mentação relativo

Betagloss	40,0
Betagloss + 3% carbonato de Mg
+ 0,75% etilenodiamina	50,4
Betagloss + 3% carbonato de Mg
+ 0,75% dietilenotriamina	54,6
Betagloss + 3% carbonato de Na
+ 0,75% etilenodiamina	49,5
Betagloss + 3% carbonato de Na
+ 0,75% dietilenotriamina	53,5

Tabela 9

Volume de sedimentação relativo de caulinite quimicamente agregada pela aplicação de hidróxidos inorgânicos de metal e ami nas orgânicas:

% do volume de sedi

Material mentação relativo

Betagloss

40,0

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(cont. tabela 9)

Material

Betagloss + 3% hidróxido de Ca + 0,75% etilenodiamina

Betagloss + 3% hidróxido de Ca + 0,75% dietilenotriamina

Betagloss + 3% hidróxido de Mg + 0,75% etilenodiamina

Betagloss + 3% hidróxido de Kg + 0,75% dietilenotriamina Betagloss + 3% hidróxido de Ca + 1% ureia % do volume de sedi mentação relativo

54,1

48,6

49,5

53,0

49,4

Tabela 10

Difusão normalizada de caulinite quimicamente agregada com a aplicação de ureia:

Material

Betagloss + 1,0% ureia

Betagloss + 1,5% ureia

Betagloss + 3,0% carbonato de Ca + 1,0% ureia

Betagloss + 3,0% carbonato de Ca + 1,5% ureia

Difusão de luz a 10% de carga

525

529

540

539

Conquanto esta invenção tenha sido particularmente apresentada em termos específicos, é evidente, em vista desta exposição, que são possíveis numerosas variações da invenção aos especialis tas, as quais estão ainda no âmbito da presente invenção. Desse modo, a invenção deve ser construída alargadamente e limitada so mente pelo âmbito e espírito das reivindicações anexas.

Claims

lã. - Método de produção de um pigmento de caulino que tem propriedades opacificantes e de difusão de luz melhoradas, quando incorporado em papel, caracterizado por compreender a intermistura, com um caulino com um tamanho de partícula fina de ureia ou uma amina orgânica e um agente melhorador da agregação escolhido de entre um ou mais elementos do grupo que consiste em qual quer carbonato de metal alcalino ou alcalino-terroso ou hidróxido de metal alcalino-terroso, estando o agente melhorador da agregação presente em quantidades que proporcionem de cerca de 5 a 120 milimoles de iões metálicos como agente melhorador por 100 partes em peso de caulino.
2®. - Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por se usar uma amina mono- ou polifuncional, líquida ou sólida, contendo 2 a 6 átomos de carbono.

5^â. - Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por a amina ser escolhida do grupo que consiste em etileno-diami na, dietileno-triamina e hexametileno-tetramina.
4-. - Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito caulino ter uma distribuição de tamanho de partícula tal que de cerca de 70 a 100% em peso tem menos de 2 micra de diâmetro esférico equivalente.
5^â. - Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito caulino ser o produto da classificação com ar de uma argila de caulino bruta para um tamanho, pelo menos, tão fino que 88% tenham menos de 2 micra de diâmetro esférico equivalente.
6^. - método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o dito agente melhorador da agregação compreender de cerca de 0,5 a cerca de 12% em peso do caulino, de um carbonato ou hidróxido de metal alcalino-terroso em partículas.
7^â. - Método de acordo com a reivindicação 6, caracterizado por o dito agente melhorador da agregação compreender carbonato de cálcio.

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-248â. - Método de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o carbonato de cálcio ser usado numa quantidade de cerca de

1,5 a 4% em peso do caulino.
9^â. - Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita ureia ou amina orgânica ser adicionada numa quantidade de cerca de 0,25% em peso a cerca de 2% em peso, com base no peso do caulino.
10^. - Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um caulino húmido ser seco por pulverização e em seguida lhe ser adicionada a ureia ou amina e o carbonato ou hidróxido.

ll^â. - Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por um componente das bases desejadas ser adicionado a um cau lino húmido, antes de este ser seco por pulverização.
12^. - Método de produção de pigmentos de caulino porosos agregados, para carga ou revestimento, caracterizado por compreender a mistura de um caulino de tamanho de partícula fino com ureia ou uma amina orgânica e um agente melhorador da agregação escolhido de um ou mais membros do grupo que consiste em carbonatos de metal alcalino ou alcalino-terroso e hidróxidos de metal alcalino-terroso, estando o agente melhorador presente em quantidades que proporcionem de cerca de 5 a 120 milimoles dos iães metálicos como agente melhorador por 100 partes em peso de caulino e sendo a dita ureia ou amina orgânica adicionada numa quantidade entre cerca de 0,25 e cerca de 2% em peso, com base no peso do caulino.