BR102020007127A2 - Aditivo, e, processos para preparar um aditivo à base de polímeros e para fabricar papel, cartão ou similar. - Google Patents

Aditivo, e, processos para preparar um aditivo à base de polímeros e para fabricar papel, cartão ou similar. Download PDF

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Abstract

esta invenção se refere a um aditivo à base de (co)polímeros resultando da reação entre pelo menos um composto de dialdeído e pelo menos um (co)polímero complexo obtido por polimerização de monômeros solúveis em água na presença de pelo menos um (co)polímero hospedeiro compreendendo funções vinilamina.

Description

ADITIVO, E, PROCESSOS PARA PREPARAR UM ADITIVO À BASE DE POLÍMEROS E PARA FABRICAR PAPEL, CARTÃO OU SIMILAR.
[001] Esta invenção se refere a um aditivo resultando da reação entre pelo menos um composto de dialdeído e pelo menos um (co)polímero complexo obtido pela polimerização de um ou mais monômeros.
[002] Esta invenção também se refere a um processo para preparar dito aditivo e aos seus usos na fabricação de papel.
[003] Na indústria papeleira, e mais especificamente na fabricação de papel, fibras de celulose e cargas minerais são colocadas em suspensão aquosa antes de serem depositadas sobre um tecido formador de modo a eliminar água e formar uma esteira de fibras úmidas que vão ser prensadas e secadas para obter uma folha de papel.
[004] A retenção destas fibras e cargas é um importante parâmetro para recuperar tanto material quanto possível sobre o tecido formador e limitar sua passagem através do tecido formador.
[005] Ademais, a capacidade de remoção de água da esteira fibrosa é também um elemento principal nos processos de fabricação de papel, uma vez que um aumento da capacidade de remoção de água torna possível aumentar a velocidade da máquina de papel e, portanto, melhorar a sua produtividade. Em uma configuração de laboratório, uma distinção pode ser feita entre remoção de água por gravidade e remoção de água a vácuo, esta última oferecendo uma melhor simulação de caixas de sopro. Este parâmetro aumenta de importância à medida que as máquinas aumentam de velocidade.
[006] Além disso, papéis e cartões que são cada vez mais resistentes estão também sendo procurados, em particular para as indústrias de embalagem ou de tecidos. O aumento da resistência mecânica da folha de papel, avaliada no estado seco ou no úmido dependendo do setor da indústria de fabricação de papel em questão, torna possível propor uma qualidade aumentada do papel. Em particular, resistência à ruptura, resistência à compressão, resistência à deslaminação e resistência à tração no estado seco ou úmido podem ser discutidas.
[007] O documento US 9.546.246 B2 descreve um complexo de polímeros solúveis em água e também o seu uso como agente para tratar cargas minerais para sua implementação na fabricação de papel. Este complexo torna possível em particular melhorar a retenção das cargas minerais dentro da esteira fibrosa. O aumento do teor de cargas no papel pode, no entanto, ter um impacto prejudicial sobre a resistência mecânica do papel.
[008] Um outro (co)polímero complexo descrito no pedido de patente FR 3 08 853 A1 torna possível melhoras as propriedades de resistência a seco do papel, cartão ou similar. Este (co)polímero complexo não proporciona qualquer benefício em termos de capacidade de remoção de água.
[009] Poliacrilamidas solúveis em água funcionalizadas por um dialdeído são largamente usadas em processos de fabricação de papel e a fim de aumentar em particular a resistência destes papéis no estado seco e no estado úmido. Estas poliacrilamidas solúveis em água podem ser fabricadas a partir de polímeros catiônicos, anfotéricos ou aniônicos.
[0010] O documento US 2011/0056640 descreve um processo para fabricar papel usando um composto resultando da reação entre um dialdeído e um copolímero de acrilamida/cloreto de dialildimetilamônio. Este copolímero somente melhora a remoção de água.
[0011] Polímeros catiônicos ou anfotéricos resultando da reação entre pelo menos um dialdeído e pelo menos um (co)polímero de base previamente modificado com pelo menos um composto de polietilenoimina polifuncional são descritos no documento US 9.506.200 B2. Estes polímeros tornam possível melhorar a resistência a seco do papel e também a remoção de água por gravidade do material para fabricação de papel. A remoção de água a vácuo não é mencionada no contexto desta patente, porém esta atualmente representa uma importante característica em relação a máquinas de papel operando a alta velocidade.
[0012] O documento US 8.703.847 B2 descreveu polímeros glioxilados, especificamente produzidos a uma concentração próxima de uma concentração denominada “crítica” e tendo uma viscosidade de menos do que 30 cps. Estes polímeros desenvolvem desempenho de resistência a seco. O desempenho de remoção de água não é mencionado.
[0013] O documento US 9.644.320B2 descreve polímeros glioxilados de baixa concentração, alto peso molecular e alta cationicidade, usados como agente de resistência a seco e a úmido seja na polpa seja sobre a superfície da folha seca ou úmida.
[0014] Um processo para obter polímeros aniônicos solúveis em água produzidos pela reação entre um dialdeído e um polímero aniônico de base compreendendo pelo menos 5% em mol de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanossulfônico e/ou um sal do mesmo são descritos no pedido de patente FR 3 079 516 A1. Um processo de fabricação de papel usando estes polímeros aniônicos solúveis em água, tornando possível ter desempenho melhorado em termos de resistência no estado seco assim como no estado úmido, é também descrito. O desempenho de remoção de água não é mencionado.
[0015] O problema solucionado pela invenção é aquele de prever um novo aditivo tornando possível melhorar, ao mesmo tempo, as propriedades de remoção de água a vácuo e as propriedades de resistência no estado seco e no estado úmido, sem efeitos colaterais negativos.
[0016] No restante da descrição e nas reivindicações, as seguintes designações são usadas:
  • - por “(co)polímero de base”, o (co)polímero antes da formação das funções amina primária, - por “(co)polímero hospedeiro”, o (co)polímero depois da formação da amina primária e antes da formação do (co)polímero complexo,
  • - por “(co)polímero complexo”, o produto resultando da polimerização de monômeros solúveis em água na presença do (co)polímero hospedeiro,
  • - por “aditivo”: o produto resultando da reação entre pelo menos um composto de dialdeído e pelo menos um (co)polímero complexo. “Aditivo” é também usado para denotar um agente para resistência a seco, retenção, remoção de água e capacidade de escorrer.
[0017] O termo “solúvel em água” denota um composto (em particular um (co)polímero complexo ou um (co)polímero ou um monômero) formando uma solução aquosa sem partículas insolúveis quando ele adicionado a água com agitação por 4 horas a 25°C a uma concentração de 20 g.L-1.
Descrição da invenção
[0018] Esta invenção se refere a um aditivo resultando da reação entre pelo menos um composto de dialdeído e pelo menos um (co)polímero complexo compreendendo um polímero hospedeiro e um ou mais tipos de monômeros solúveis em água polimerizados na presença de dito polímero hospedeiro.
[0019] Mais especificamente, o objeto desta invenção se refere a um aditivo resultando da reação entre pelo menos um composto de dialdeído e pelo menos um (co)polímero complexo obtido por polimerização de monômeros solúveis em água na presença de pelo menos um (co)polímero hospedeiro compreendendo funções vinilamina (-CH2-CH(NH2)-).
[0020] “Polímero” é destinado a significar um homopolímero ou um copolímero resultando da polimerização de monômeros que são idênticos ou discretos, respectivamente. Um “(co)polímero” também denota um homopolímero ou um copolímero resultando da polimerização de monômeros que são idênticos ou discretos, respectivamente.
Polímero hospedeiro
[0021] O polímero hospedeiro preferencialmente compreende funções amina primária (vinilamina) e funções amida. Ele é vantajosamente solúvel em água.
[0022] O polímero hospedeiro compreendendo funções vinilamina pode resultar de diferentes processos conhecidos de uma pessoa versada na técnica. Ele pode ser em particular:
  • - um polímero resultando da degradação de Hofmann sobre um (co)polímero de base de acrilamida, ou
  • - um polímero resultando da hidrólise total ou parcial de um (co)polímero de base de N-vinilformamida.
Polivinilaminas resultando da degradação de Hofmann sobre um (co)polímero de base
[0023] A degradação de Hofmann é uma reação descoberta por Hofmann no final do século dezenove, que torna possível converter uma amida (ou mesmo uma acrilonitrila) em uma amina primária por eliminação de dióxido de carbono. O mecanismo de reação é detalhado abaixo.
[0024] Na presença de uma base (hidróxido de sódio), um próton é removido da amida.
Figure img0001
[0025] O íon amidato formado então reage com o cloro ativo (Cl2) proveniente do hipoclorito (por exemplo: NaClO que está em equilíbrio: 2 NaOH + Cl2 ↔ NaClO + NaCl + H2O), para dar uma N-cloramida. A base (NaOH) remove um próton da cloramida para formar um ânion. O ânion perde um íon cloreto para formar um nitreno, que sofre um rearranjo para dar isocianato.
Figure img0002
[0026] Um carbamato é formado por reação entre o íon hidróxido e o isocianato.
Figure img0003
[0027] Após descarboxilação (eliminação de CO2) do carbamato, uma amina primária é obtida:
Figure img0004
[0028] Para a conversão de todas ou algumas das funções amida de um polímero em funções amina, dois fatores principais estão envolvidos (expressos como razões molares). Estes são:
  • - alfa = (hipo-halito de metal alcalino e/ou metal alcalinoterroso/amida),
  • - beta = (hidróxido de metal alcalino e/ou metal alcalinoterroso/hipo-halito de metal alcalino e/ou metal alcalinoterroso).
[0029] De acordo com uma modalidade preferencial, o polímero compreendendo funções vinilamina (-CH2-CH(NH2)-) resulta da degradação Hofmann conduzida sobre um (co)polímero de base compreendendo um polímero não iônico selecionado do grupo compreendendo acrilamida ou um derivado da mesma.
[0030] Dentre os derivados de acrilamida, menção pode ser feita a metacrilamida, N-isopropilacrilamida, N-metilmetacrilamida, N,N-dimetilacrilamida, N-vinilformamida, N-vinilpirrolidona ou acrilonitrila. O monômero preferido é acrilamida.
[0031] De acordo com a invenção, a proporção de monômero de acrilamida ou derivados no (co)polímero de base fica vantajosamente entre 30% em mol e 100% em mol, preferivelmente entre 50% em mol e 95% em mol e ainda mais preferencialmente entre 60% em mol e 90% em mol em relação ao número total de monômeros no (co)polímero de base.
[0032] O (co)polímero de base pode também conter ainda monômeros catiônicos e/ou aniônicos.
[0033] O(s) monômero(s) catiônico(s) que pode(m) ser usado(s) no contexto da invenção pode(m) em particular ser escolhido(s) dentre os sais de amônio quaternário de monômeros de tipo vinila, em particular acrilamida, acrílico, alílico ou maleico. Menção pode ser feita, em particular e de um modo não limitativo, a acrilato de dimetilaminoetila quaternizado, acrilato de dimetilaminoetila quaternizado, cloreto de dimetildialilamônio (DADMAC), cloreto de acrilamido propiltrimetil amônio (APTAC) e cloreto de metacrilamido propiltrimetil amônio (MAPTAC). Um monômero catiônico preferido é DADMAC. O ânion cloreto pode opcionalmente ser substituído por um outro halogeneto, por exemplo um brometo, ou por um outro tipo de ânion.
[0034] A quaternização dos monômeros, tais como DMAEA ou DMAEMA, pode em particular ser conduzida por meio de um halogeneto de alquila ou um halogeneto de arila, por exemplo um halogeneto de metila, vantajosamente cloreto de metila ou cloreto de benzila.
[0035] De acordo com a invenção, a proporção de monômero catiônico no (co)polímero de base fica vantajosamente entre 0% em mol e 70% em mol, preferivelmente entre 5% em mol e 50% em mol e ainda mais preferencialmente entre 10% em mol e 40% em mol em relação ao número total de monômeros no (co)polímero de base.
[0036] O(s) monômero(s) aniônico(s) que pode(m) ser usado(s) dentro do escopo da invenção pode(m) ser selecionado(s) de um amplo grupo. Estes monômeros podem ter vinila, em particular grupos funcionais acrílicos, maleicos, fumáricos e alílicos e conter um grupo carboxilato, fosfonato, fosfato, sulfato, sulfonato ou um outro grupo aniônico. O monômero pode ser ácido ou então ter a forma do correspondente sal de metal alcalinoterroso, metal alcalino ou amônio de um tal monômero. Exemplos de monômeros apropriados compreendem ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacônico, ácido crotônico, ácido maleico, ácido fumárico e monômeros do tipo ácido forte tendo, por exemplo, uma função do tipo ácido sulfônico ou ácido fosfônico, tal como ácido 2-acrilamido-2-metilpropanossulfônico, ácido vinilsulfônico, ácido vinilfosfônico, ácido alilsulfônico, ácido alilfosfônico, ácido estirenossulfônico e os sais solúveis em água de metal alcalino, metal alcalinoterroso, ou amônio destes monômeros. Um monômero preferido é ácido acrílico.
[0037] De acordo com a invenção, a proporção de monômero aniônico no (co)polímero de base fica vantajosamente entre 0% em mol e 99% em mol, preferivelmente entre 2% em mol e 50% em mol e ainda mais preferencialmente entre 5% em mol e 30% em mol em relação ao número total de monômeros no (co)polímero de base.
[0038] É importante notar que, em combinação com estes monômeros, é também possível usar monômeros insolúveis em água, tais como vinila, em particular monômeros acrílicos ou alílicos compreendendo um grupo hidrofóbico. Durante seu uso, estes monômeros vão ser empregados em quantidades muito pequenas, vantajosamente menores do que 20% em mol, preferivelmente menores do que 10% em mol e eles vão ser preferencialmente selecionados do grupo compreendendo derivados de acrilamida tais como N-alquilacrilamidas (vantajosamente alquila C4 a C25), por exemplo N-terc-butilacrilamida, octilacrilamida e também N,N-dialquilacrilamidas (vantajosamente alquilas C4 a C25 alquilas idênticas ou diferentes), tais como N,N-di-hexilacrilamida, derivados de ácido acrílico tais como acrilatos e metacrilatos de alquilas etoxiladas ou não etoxiladas(vantajosamente alquilas C4 a C25).
[0039] De acordo com a invenção, o fator alfa do (co)polímero hospedeiro resultando da degradação Hofmann fica vantajosamente entre 0,01 e 1, preferivelmente entre 0,05 e 0,9 e ainda mais preferencialmente entre 0,1 e 0,8.
[0040] De acordo com uma outra modalidade da invenção, é possível usar polivinilaminas obtidas por degradação Hofmann conduzida sobre um polímero compreendendo acrilamida ou um derivado da mesma e pelo menos um composto polifuncional contendo pelo menos 3 heteroátomos dentre N, O, S e P, cada um tendo pelo menos um hidrogênio móvel. O composto polifuncional é incorporado antes da ou durante a polimerização dos monômeros constituindo o (co)polímero de base.
[0041] Preferencialmente, o composto polifuncional é selecionado do grupo compreendendo polietilenoimina, poliamina e polialilamina.
Polivinilaminas resultando da hidrólise total ou parcial de um (co)polímero de base de N-vinilformamida
[0042] Em uma primeira etapa, um (co)polímero de base de N-vinilformamida (NVF), poli(N-vinilformamida), é obtido, tendo a seguinte unidade:
Figure img0005
[0043] Esta unidade é subsequentemente convertida por hidrolise em uma amina primária, para formar uma poli(vinilamina):
Figure img0006
[0044] A hidrólise pode ser conduzida pela ação de ácido (hidrólise ácida) ou base (hidrólise básica).
[0045] Com base quantidade de ácido ou base adicionada, o co)polímero de base de N-vinilformamida (é parcialmente ou totalmente convertido em poli(vinilamina).
[0046] Vantajosamente, o grau de hidrólise fica entre 1 e 100%, mais vantajosamente ainda entre 30 e 90%. Em outras palavras, 30 a 90 grupos NVF são convertidos em grupos amina por 100 grupos NVF de partida.
[0047] Preferencialmente, o (co)polímero de base de N-vinilformamida compreende pelo menos um monômero não iônico e/ou pelo menos um monômero catiônico e/ou pelo menos um monômero aniônico. Os monômeros que podem ser usados dentro do contexto da invenção podem ser escolhidos dentre as listas mencionadas acima, com os monômeros não iônicos vantajosamente correspondendo a acrilamida, metacrilamida, N-isopropilacrilamida, N-metilmetacrilamida, N,N-dimetilacrilamida, N-vinilformamida, N-vinilpirrolidona e acrilonitrila.
[0048] Além da função vinilamina, de acordo com uma modalidade preferencial, o (co)polímero hospedeiro compreende pelo menos um monômero não iônico e pelo menos um monômero catiônico. O polímero preferencialmente compreende acrilamida e DADMAC.
[0049] De acordo com uma característica preferida da invenção e independentemente da modalidade (Hofmann, hidrólise da poli(NVF)...), o (co)polímero hospedeiro pode ser linear ou ter uma estrutura ramificada, , em estrela ou em pente.
[0050] A estrutura do (co)polímero complexo é preferivelmente obtida durante (ou opcionalmente após) a polimerização dos monômeros constituindo o polímero hospedeiro, na presença de um agente de ramificação polifuncional e opcionalmente um agente de transferência.
[0051] O agente de ramificação pode por exemplo ser selecionado dentre metilenobisacrilamida (MBA), diacrilato de etileno glicol, dimetacrilato de polietileno glicol, diacrilamida, acrilato de cianometila, acrilato de viniloxietila, metacrilato de vinilóxi, trialilamina, compostos de tipo éter de glicidila, tais como éter diglicidílico de etileno glicol, epóxis, pentaeritritol, álcoois polivinílicos, xantatos ou então reticuladores na forma de núcleos ramificados em estrela.
[0052] O agente de transferência pode ser selecionado dentre agentes de transferência de poliperóxidos, poliazos e polifuncionais tais como as (co)polímeros de polimercaptano e polióis, por exemplo álcool isopropílico, hipofosfito de sódio, mercaptoetanol, metalilsulfonato de sódio.
[0053] Na prática, o agente de ramificação é vantajosamente introduzido em uma quantidade de cinco a cinquenta mil (5 a 50.000) partes por milhão em peso em relação à substância ativa (peso de monômeros constituindo o (co)polímero hospedeiro), preferivelmente de 5 a 10.000 ppm, vantajosamente de 5 a 5.000 ppm. Vantajosamente, o agente estruturante é metilenobisacrilamida (MBA).
[0054] De acordo com a invenção, o (co)polímero hospedeiro tem um peso molecular de pelo menos 10000 g/mol, preferivelmente pelo menos 50.000 g/mol e ainda mais preferencialmente pelo menos 100.000 g/mol. Seu peso molecular é vantajosamente inferior ou igual a 10.000.000 g/mol, preferencialmente inferior a 5.000.000 g/mol.
O (co)polímero complexo
[0055] O(s) monômero(s) solúvel(is) em água usados durante a preparação do (co)polímero complexo pode(m) em particular ser pelo menos um monômero não iônico e/ou pelo menos um monômero aniônico e/ou pelo menos um monômero catiônico. O (co)polímero complexo é vantajosamente solúvel em água.
[0056] Os diferentes monômeros usados podem ser selecionados das respectivas listas mencionadas anteriormente na descrição do (co)polímero hospedeiro.
[0057] De acordo com uma modalidade particular da invenção, a polimerização dos monômeros solúveis em água é conduzida na presença de pelo menos um agente de transferência não polimérico e na ausência de agente de ramificação ou reticulação do tipo etileno polifuncional. O agente de transferência preferencialmente tem um peso molecular vantajosamente inferior a 200 g/mol. Seu peso molecular é vantajosamente superior ou igual a 2 g/mol.
[0058] O “agente de ramificação ou reticulação do tipo etileno” é usado para denotar agentes compreendendo um grupo polivinila, por exemplo um grupo polialílico, em particular bifuncionalizado, trifuncionalizado ou tetrafuncionalizado.
[0059] Pelo menos um agente de transferência não polimérico usado durante a polimerização do(s) monômero(s) solúvel(is) em água é vantajosamente selecionado do grupo compreendendo álcool isopropílico, hipofosfito de sódio, (met)alilsulfonato de sódio e mercaptoetanol.
[0060] A quantidade de agente de transferência introduzida fica vantajosamente entre 1 e 15.000 ppm, preferencialmente entre 10 e 10.000 ppm, mais preferencialmente entre 100 e 5.000 ppm em peso em relação ao peso dos monômeros solúveis em água usados.
[0061] Geralmente, a preparação do (co)polímero complexo da invenção não requer o desenvolvimento de qualquer método de polimerização particular. Na verdade, este (co)polímero complexo pode ser obtido de acordo com qualquer técnica de polimerização bem conhecida de uma pessoa versada na técnica. Esta pode em particular ser polimerização em solução, polimerização em gel, polimerização em precipitação, polimerização em emulsão (aquosa ou inversa), polimerização em suspensão, ou polimerização micelar.
[0062] A polimerização é geralmente uma polimerização de -radical livre, por exemplo por meio de iniciadores de UV, iniciadores azo iniciadores, redox ou térmicos assim como técnicas de polimerização por radical controlado (CRP) ou polimerização em matriz.
O aditivo de polímeros
[0063] Como indicado anteriormente, o aditivo é o produto resultando da reação entre pelo menos um composto de dialdeído e pelo menos um (co)polímero complexo. O aditivo é vantajosamente solúvel em água.
[0064] Vantajosamente, o composto de dialdeído pode ser selecionado do grupo compreendendo glioxal, dialdeído malônico, dialdeído succínico, glutaraldeído, dialdeído adípico, dialdeído 2-hidroxiadípico, dialdeído pimélico, dialdeído subérico, dialdeído azelaico, dialdeído sebácico, dialdeído maleico, dialdeído fumárico, ftalaldeído, isoftalaldeído, tereftalaldeído e 1,4-diformilciclo-hexano e suas combinações.
[0065] Preferencialmente, a quantidade de dialdeído presente durante a reação fica entre 5% e 50%, preferencialmente entre 10% e 40% em peso relação ao (co)polímero complexo.
[0066] “Glioxalação” é usada para denotar a reação entre o (co)polímero complexo e o composto de dialdeído, independentemente de sua natureza, o dialdeído sendo vantajosamente glioxal.
[0067] Glioxalação não requer um método particular. As principais técnicas de glioxalação conhecidas de uma pessoa versada na técnica podem ser usadas. Por exemplo, o pH pode ser ajustado após a adição do dialdeído, vantajosamente com uma solução de hidróxido de sódio. É também possível conduzir a reação sob pH controlado pela adição contínua de uma base, vantajosamente hidróxido de sódio, mas também adicionar o dialdeído em uma pluralidade de frações. A progressão da reação pode também ser monitorada medindo viscosidade, turbidez, etc.
[0068] De acordo com um outro aspecto, a invenção se refere a um processo para preparar um aditivo à base de polímeros, compreendendo as seguintes etapas:
  • a/ preparação de pelo menos um (co)polímero de base composto de pelo menos um monômero não iônico,
  • b/ preparação de pelo menos um (co)polímero hospedeiro obtido pelo que é referido como degradação Hofmann conduzida sobre pelo menos um (co)polímero de base obtido na etapa a/,
  • c/ preparação de pelo menos um (co)polímero complexo por polimerização de pelo menos um monômero solúvel em água na presença de pelo menos um (co)polímero hospedeiro obtido na etapa b/,
  • d/ preparação de um aditivo resultando da reação entre pelo menos um composto de dialdeído e pelo menos um (co)polímero complexo obtido na etapa c/.
[0069] De acordo com um outro aspecto, a invenção se refere a um processo para preparar um aditivo à base de polímeros, compreendendo as seguintes etapas:
  • a/ preparação de pelo menos um (co)polímero de base de N-vinilformamida,
  • b/ preparação de pelo menos um (co)polímero hospedeiro obtido por hidrólise pelo menos parcial do (co)polímero de N-vinilformamida obtido na etapa a/,
  • c/ preparação de pelo menos um (co)polímero complexo por polimerização de pelo menos um monômero solúvel em água na presença de pelo menos um (co)polímero hospedeiro obtido na etapa b/,
  • d/ preparação de um aditivo resultando da reação entre pelo menos um composto de dialdeído e pelo menos um (co)polímero complexo obtido na etapa c/.
[0070] “(Co)polímero composto de pelo menos um monômero” é usado para denotar um polímero obtido de uma pluralidade de moléculas de pelo menos um monômero. Assim, um polímero de um monômero corresponde a um polímero obtido de uma pluralidade de unidades repetidas de moléculas de um monômero.
[0071] O aditivo obtido de acordo com a invenção pode ser usado com sucesso para a fabricação de todo tipo de papel, cartão ou similar requerendo o uso de um polímero como agente para resistência a seco, retenção, remoção de água e capacidade de escorrer. Este pode em particular ser papel e cartão para embalagem, papel de papel de revestimento, papel sanitário e papel doméstico.
[0072] A capacidade de escorrer é usada para denotar a otimização da operação da máquina de papel aumentando a produtividade através de melhor remoção de água sobre a mesa, melhor secura na seção de prensa, reduzida interrupção através de mais capacidade de limpeza dos circuitos e depósitos reduzidos.
[0073] O aditivo da invenção em particular possibilita um significante ganho de produtividade da máquina de papéis sobre que este aditivo vai usado. Ele ainda torna possível obter melhores propriedades de remoção de água a vácuo e propriedades de resistência no estado seco e no estado úmido, tudo sem efeitos colaterais negativos.
[0074] De acordo com a invenção, o aditivo é adicionado no processo antes ou depois da formação da folha. Assim, o material de celulose pode ser posto em contato com o aditivo de diferentes modos. O aditivo pode ser usado na forma de uma solução aquosa diluída ou não diluída. O aditivo pode ser adicionado ao material de celulose. Ele pode ser aplicado por uma técnica de impregnação, ou pode ser diretamente adicionado na suspensão fibrosa em qualquer ponto no processo de fabricação de papel em que agentes de resistência a seco são costumeiramente introduzidos.
[0075] Ele pode ser introduzido na massa espessa ou na massa diluída. Ele pode ser adicionado na bomba de ventilador ou na caixa de distribuição. O aditivo é preferencialmente introduzido antes da caixa de distribuição.
[0076] Ele pode também ser aplicado na mesa de conformação, por exemplo por pulverização, ou usando a máquina de revestimento.
[0077] O aditivo pode ser incorporado ou aplicado com meios convencionais conhecidos de uma pessoa versada na técnica.
[0078] O aditivo é preferencialmente injetado industrialmente na suspensão fibrosa, isto é, antes dele ser diluído pela água branca (pasta espessa). A concentração da polpa é vantajosamente de aproximadamente 3% 5% em peso.
[0079] O processo pode ser usado com polpas de fibras virgens (Kraft, bissulfito, etc.), polpas de fibras recicladas, polpas destinadas, polpas mecânicas ou polpas termomecânicas.
[0080] O aditivo pode preferivelmente ser preparado na vizinhança da máquina de papel.
[0081] A invenção e as vantagens resultantes vão se tornar claras a partir das seguintes modalidades exemplificativas.
Exemplos
[0082] Todas as viscosidades são medidas com um viscosímetro Brookfield equipado com um módulo LV1. As medições são feitas a uma velocidade de rotação de 60 rpm.
Exemplo 1 (de acordo com a invenção): Síntese do copolímero complexo 1
[0083] São introduzidos 38,1 g de polímero hospedeiro (produto comercial Floret HF31 (SNF SA), matéria ativa = 10,5% em peso em água, matéria seca = 21%, isto é, 4 g de polímero hospedeiro) em um reator de 1 litro equipado com um agitador mecânico, um termômetro, um condensador e um calibre de nitrogênio gasoso. 559 g de água, 254,9 g de 50% de acrilamida (solução a 50% em peso em água) e 145,4 g de 50% AMPS (solução a 50% em peso em água) e também 0,67 g de agente de transferência de cadeia (hipofosfito de sódio) (AMPS =ácido 2-acrilamido-2-metilpropanossulfônico), são adicionados. O pH do meio de reação é ajustado a 4,1 usando ácido sulfúrico. A temperatura é ajustada a 21°C e os catalisadores são então injetados no meio de reação, isto é 0,31 g de persulfato de sódio, 0,1 g de metabissulfito de sódio e 0,01 g de sal de Mohr. Em virtude da exotermia da reação, a temperatura do meio de reação aumenta até a temperatura de 62,1°C. Depois 45 minutos de envelhecimento, 2,5 g de bissulfito de sódio (solução a 40% em peso em água) são adicionados para fazer cause quaisquer monômeros residuais reagirem. Um outro envelhecimento de 45 minutos é aplicado antes do resfriamento. A solução de polímero complexo 1 obtida tem um pH de 4,1, um teor de sólidos de 20,.2% e uma viscosidade de 1200 cps.
[0084] Nos exemplos 1 a 4, o produto Floret HF31 corresponde ao copolímero resultando da degradação Hofmann de um copolímero DADMAC/AM (30/70% em mol) com um fator alfa = 0,7 (AM = acrilamida).
Síntese do aditivo 1
[0085] São introduzidos 241,4 g de copolímero complexo 1 e 539,3 g de água são em um reator de 1 litro equipado com um agitador mecânico. O reator é dotado de uma sonda de pH. Depois de 10 minutos de agitação, o pH é ajustado a 11,1 com uma solução de hidróxido de sódio a 10% em peso em água. A temperatura é mantida entre 20 e 22°C. São adicionados 19,3 g de glioxal a 40% em peso em água. O controle do pH e a monitoração da viscosidade tornam possível obter um produto a 65 cps. A reação é interrompida abaixando o pH a menos do que 3,5 por adição de H2SO4 a 92% em água, para obter o aditivo 1.
Exemplo 2 (de acordo com a invenção): Síntese do copolímero complexo 2
[0086] São introduzidos 38,1 g de polímero hospedeiro (produto comercial Floret HF31 (SNF SA), matéria ativa = 10,5% em peso em água, matéria seca = 21%) em um reator de 1 litro equipado com um agitador mecânico, um termômetro, um condensador e um calibre de nitrogênio gasoso. São adicionados 481,3 g de água e 33,4 g de cloreto de dialildimetilamônio (DADMAC, 64% em peso em água). O pH é ajustado a 2,5 com H2SO4. O meio é aquecido e mantido a uma temperatura de entre 79 e 81°C usando um banho de água. Usando dois despejos contínuos, 357,2 g de acrilamida a 50% (solução a 50% em peso) e 0,67 g de agente de transferência de cadeia (hipofosfito de sódio) são incorporados com despejo contínuo por 90 minutos e uma solução de persulfato de sódio é incorporada por 90 minutos. Depois de 30 minutos de envelhecimento, 0,26 g de bissulfito de sódio (solução a 40% em peso em água) são adicionados para fazer quaisquer monômeros residuais reagirem. Um outro envelhecimento de 60 minutos é aplicado antes do resfriamento. A solução de copolímero complexo 2 obtida tem um pH de 5,0, um teor de sólidos de 19,6% e uma viscosidade de 900 cps.
Síntese do aditivo 2a
[0087] São introduzidos 160 g de copolímero complexo 2 e 620 g de água são em um reator de 1 litro equipado com um agitador mecânico. O reator é dotado de uma sonda de pH. Depois de 10 minutos de agitação, o pH é ajustado a 10,3 com uma solução de hidróxido de sódio a 10% em peso em água. A temperatura é mantida entre 20 e 22°C. São adicionados 200 g de glioxal a 40% em peso em água. O controle do pH e a monitoração da viscosidade tornam possível obter um produto de 49 cps. A reação é interrompida abaixando o pH a menos do que 3,5 por adição de H2SO4 a 92% em água, para obter o aditivo 2a.
Síntese do aditivo 2b
[0088] São introduzidos 69,6 g de copolímero complexo 2 e 725,2 g de água em um reator de 1 litro equipado com um agitador mecânico. O reator é dotado de uma sonda de pH. Depois de 10 minutos de agitação, o pH é ajustado a 10,38 com uma solução de hidróxido de sódio a 10% em peso em água. A temperatura é mantida entre 20 e 22°C. São adicionados 5,22 g de glioxal a 40% em peso em água. O controle do pH e a monitoração da viscosidade tornam possível obter um produto de 38 cps. A reação é interrompida abaixando o pH a menos do que 3,5 por adição de H2SO4 a 92% em água, para obter o aditivo 2b.
Exemplo 3 (de acordo com a invenção): Síntese do copolímero complexo 3
[0089] São introduzidos 38,1 g de polímero hospedeiro (produto comercial Floret HF31 (SNF SA), matéria ativa = 10,5% em peso em água, matéria seca = 21%) em um reator de 1 litro equipado com um agitador mecânico, um termômetro, um condensador e um calibre de nitrogênio gasoso. São adicionados 565,9 g de água, 113,3 g de cloreto de dialildimetilamônio (DADMAC, 64% em peso em água). O pH é ajustado a 2,5 com H2SO4. O meio é aquecido e mantido a uma temperatura de entre 79 e 81°C usando um banho de água. Usando dois despejos contínuos, 255 g de acrilamida a 50% (solução a 50% em peso em água) e 0,07 g de agente de transferência de cadeia (hipofosfito de sódio) são incorporados com despejo contínuo por 90 minutos e uma solução de persulfato de sódio é incorporada por 90 minutos. Depois de 30 minutos de envelhecimento, 0,26 g de bissulfito de sódio (solução a 40% em peso em água) são adicionados para fazer quaisquer monômeros residuais reagirem. Um outro envelhecimento de 60 minutos é aplicado antes do resfriamento. A solução de copolímero complexo 3 obtida tem um pH de 5,0, um teor de sólidos de 19,7% e uma viscosidade de 2000 cps.
Síntese do aditivo 3a
[0090] São introduzidos 256,8 g de copolímero complexo 3 e 521,6 g de água em um reator de 1 litro equipado com um agitador mecânico. O reator é dotado de uma sonda de pH. Depois de 10 minutos de agitação, o pH é ajustado a 10,6 com uma solução de hidróxido de sódio a 10% em peso em água. A temperatura é mantida entre 20 e 22°C. São adicionados. 21,6 g de glioxal a 40% em peso em água, O controle do pH e a monitoração da viscosidade tornam possível obter um produto de 97 cps. A reação é interrompida abaixando o pH a menos do que 3,5 por adição de H2SO4 a 92% em água, para obter o aditivo 3 a.
Síntese do aditivo 3b
[0091] São introduzidos 69,6 g de copolímero complexo 3 e 725,2 g de água em um reator de 1 litro equipado com um agitador mecânico. O reator é dotado de uma sonda de pH. Depois de 10 minutos de agitação, o pH é ajustado a 10,4 com uma solução de hidróxido de sódio a 10% em peso em água. A temperatura é mantida entre 20 e 22°C. 5,22 g de glioxal a 40% em peso em água são adicionados. O controle do pH e a monitoração da viscosidade tornam possível obter um produto de 18 cps. A reação é interrompida abaixando o pH a menos do que 3,5 por adição de H2SO4 a 92% em água, para obter o aditivo 3b.
Exemplo 4 (de acordo com a invenção): Síntese do copolímero complexo 4
[0092] São introduzidos 38,1 g de polímero hospedeiro (produto comercial Floret HF31 (SNF SA), matéria ativa = 10,5% em peso em água, matéria seca = 21%) em um reator de 1 litro equipado com um agitador mecânico, um termômetro, um condensador e um calibre de nitrogênio gasoso. São adicionados 584,5 g de água e 89,5 g de cloreto de dialildimetilamônio (DADMAC, 64% em peso em água). O pH é ajustado a 2,5 com H2SO4. O meio é aquecido e mantido a uma temperatura de entre 79 e 81°C usando um banho de água. Usando dois despejos contínuos, 285,4 g de acrilamida a 50% (solução a 50% em peso em água) e 0,07 g de agente de transferência de cadeia (hipofosfito de sódio) são incorporados com despejo contínuo por 90 minutos e uma solução de persulfato de sódio é incorporada por 90 minutos. Depois de 30 minutos de envelhecimento, 0,26 g de bissulfito de sódio (solução a 40% em peso em água) são adicionados para fazer quaisquer monômeros residuais reagirem. Um outro envelhecimento de 60 minutos é aplicado antes do resfriamento. A solução de copolímero complexo 4 obtida tem um pH de 4,7, um teor de sólidos de 20,6% e uma viscosidade de 3500 cps.
Síntese do aditivo 4
[0093] São introduzidos 69,6 g de copolímero complexo 4 e 725,2 g de água em um reator de 1 litro equipado com um agitador mecânico. O reator é dotado de uma sonda de pH. Depois de 10 minutos de agitação, o pH é ajustado a 10,4 com uma solução de hidróxido de sódio a 10% em peso em água. A temperatura é mantida entre 20 e 22°C. São adicionados 5,22 g de glioxal a 40% em peso em água.
[0094] O controle do pH e a monitoração da viscosidade tornam possível obter um 54 cps produto. A reação é interrompida abaixando o pH a menos do que 3,5 por adição de H2SO4 a 92% em água, para obter o aditivo 4.
Exemplo 5 (de acordo com a invenção): Síntese do copolímero complexo 5
[0095] O protocolo para síntese do copolímero complexo 4 é repetido, mas a quantidade de polímero hospedeiro introduzidas é 95,2 g.
[0096] A solução de copolímero complexo 5 obtida tem um pH de 4.8, um teor de sólidos de 20,7% e uma viscosidade de 2100 cps.
Síntese do aditivo 5
[0097] O protocolo para síntese do aditivo 4 é repetido, substituindo o copolímero complexo 4 pelo copolímero complexo 5.
[0098] O controle do pH e a monitoração da viscosidade tornam possível obter um produto de 35 cps. A reação é interrompida abaixando o pH a menos do que 3,5 por adição de H2SO4 a 92% em água, para obter o aditivo 5.
Exemplo 6 (de acordo com a invenção): Síntese do copolímero complexo 6
[0099] O protocolo para síntese do copolímero complexo 4 é repetido, mas a quantidade de polímero hospedeiro introduzidos é 190,5 g.
[00100] A solução de copolímero complexo 6 obtida tem um pH de 5,0, um teor de sólidos de 20,5% e uma viscosidade de 3500 cps.
Síntese do aditivo 6
[00101] O protocolo para síntese do aditivo 4 é repetido, substituindo o copolímero complexo 4 pelo copolímero complexo 6.
[00102] O controle do pH e a monitoração da viscosidade tornam possível obter um produto de 38 cps. A reação é interrompida abaixando o pH a menos do que 3,5 por adição de H2SO4 a 92% em água, para obter o aditivo 6.
Exemplo 7 (contraexemplo): Síntese do copolímero 1
[00103] São introduzidos 597,1 g de água, 254,9 g de acrilamida a 50% (solução a 50% em peso em água) e 145,4 g de 50% AMPS (solução a 50% em peso em água) e também 0,67 g de agente de transferência de cadeia (hipofosfito de sódio) em um reator de 1 litro equipado com um agitador mecânico, um termômetro, um condensador e um calibre de nitrogênio gasoso. O pH do meio de reação é ajustado a 4,1 usando ácido sulfúrico. A temperatura é ajustada a 21°C e os catalisadores são então injetados no meio de reação, isto é, 0,31 g de persulfato de sódio, 0,41 g de metabissulfito de sódio e 0,01 g de sal de Mohr. Em virtude da exotermia da reação, a temperatura do meio de reação aumenta até a temperatura de 62,2°C. Depois de 45 minutos de envelhecimento, 2,5 g de bissulfito de sódio (solução a 40% em peso em água) são adicionados para fazer quaisquer monômeros residuais reagirem. Um outro envelhecimento de 45 minutos é aplicado antes do resfriamento. A solução de copolímero 1 obtido tem um pH de 4,1, um teor de sólidos de 20,1% e uma viscosidade de 700 cps.
Síntese do copolímero glioxilado 1
[00104] São introduzidos 241,4 g de copolímero 1 e 539,3 g de água em um reator de 1 litro equipado com um agitador mecânico. O reator é dotado de uma sonda de pH. Depois de 10 minutos de agitação, o pH é ajustado a 11,12 com uma solução de hidróxido de sódio a 10% em peso em água. A temperatura é mantida entre 20 e 22°C. São adicionados 19,3 g de glioxal a 40% em peso em água. O controle do pH e a monitoração da viscosidade tornam possível obter um produto de 52,5 cps. A reação é interrompida abaixando o pH a menos do que 3,5 por adição de H2SO4 a 92% em água, para obter o copolímero glioxilado 1. O copolímero glioxilado 1 corresponde à técnica anterior FR 3 079 516 A1.
Exemplo 8 (contraexemplo): Síntese do copolímero 2:
[00105] São introduzidos 519,4 g de água, 33,4 g de cloreto de dialildimetilamônio (DADMAC, 64% em peso em água) em um reator de 1 litro equipado com um agitador mecânico, um termômetro, um condensador e um calibre de nitrogênio gasoso. O pH é ajustado a 2,5 com H2SO4. O meio é aquecido e mantido a uma temperatura de entre 79 e 81°C usando um banho de água. Usando dois despejos contínuos, 357,2 g de acrilamida a 50% (solução a 50% em peso em água) são incorporados com despejo contínuo por 90 minutos e uma solução de persulfato de sódio é incorporada por 90 minutos. É então adicionado 1 g de agente de transferência de cadeia (hipofosfito de sódio) e depois de 30 minutos de envelhecimento, 0,26 g de bissulfito de sódio (solução a 40% em peso em água) são adicionados para fazer quaisquer monômeros residuais reagirem. Um outro envelhecimento de 60 minutos é aplicado antes do resfriamento. A solução de copolímero 2 obtida tem um pH de 5,0, um teor de sólidos de 19,5% e uma viscosidade de 1100 cps.
Síntese do copolímero glioxilado 2a
[00106] São introduzidos 160 g de copolímero 2 e 620 g de água em um reator de 1 litro equipado com um agitador mecânico. O reator é dotado de uma sonda de pH. Depois de 10 minutos de agitação, o pH é ajustado a 10,2 com uma solução de hidróxido de sódio a 10% em peso em água. A temperatura é mantida entre 20 e 22°C. São adicionados 20,0 g de glioxal a 40% em peso em água. O controle do pH e a monitoração da viscosidade tornam possível obter um produto de 50 cps. A reação é interrompida abaixando o pH a menos do que 3,5 por adição de H2SO4 a 92% em água, para obter o copolímero glioxilado 2a.
Síntese do copolímero glioxilado 2b
[00107] São introduzidos 69,6 g de copolímero 2 e 725,2 g de água em um reator de 1 litro equipado com um agitador mecânico. O reator é dotado de uma sonda de pH. Depois de 10 minutos de agitação, o pH é ajustado a 10,38 com uma solução de hidróxido de sódio a 10% em peso em água. A temperatura é mantida entre 20 e 22°C. São adicionados 5,22 g de glioxal a 40% em peso em água. O controle do pH e a monitoração da viscosidade tornam possível obter um produto de 15 cps. A reação é interrompida abaixando o pH a menos do que 3,5 por adição de H2SO4 a 92% em água, para obter o copolímero glioxilado 2b. O copolímero glioxilado 2b corresponde à técnica anterior US 8.703.847.
Produzindo a mistura 2
[00108] São misturados 38,1 g de polímero hospedeiro (produto comercial HF31 (SNF Floerger), matéria ativa = 10,5% em peso em água, matéria seca = 21%) e 911 g do copolímero 2 sintetizado acima em um reator de 1 litro equipado com um agitador mecânico. A mistura tendo um pH de 4,5, um teor de sólidos de 19,1% e uma viscosidade de 950 cps é obtida.
Síntese da mistura glioxilada 2b
[00109] São introduzidos 69,6 g de mistura 2 e 725,2 g de água em um reator de 1 litro equipado com um agitador mecânico. O reator é dotado de uma sonda de pH. Depois de 10 minutos de agitação, o pH é ajustado a 10,38 com uma solução de hidróxido de sódio a 10% em peso em água. A temperatura é mantida entre 20 e 22°C. São adicionados 5,22 g de glioxal a 40% em peso em água. O controle do pH e a monitoração da viscosidade tornam possível obter um produto tendo uma viscosidade de 40 cps. A reação é interrompida abaixando o pH a menos do que 3,5 por adição de H2SO4 a 92% em água, para obter a mistura glioxilada 2b. A mistura glioxilada 2b corresponde à técnica anterior WO2009/059725.
Exemplo 9 (contraexemplo): Síntese do copolímero 3
[00110] São introduzidos 605 g de água, 113,3 g de cloreto de dialildimetilamônio (DADMAC, 64% em peso em água) e 16 g de polietilenoimina em um reator de 1 litro equipado com um agitador mecânico, um termômetro, um condensador e um calibre de nitrogênio gasoso. O pH é ajustado a 2,5 com H2SO4. O meio é aquecido e mantido a uma temperatura de entre 79 e 81°C usando um banho de água. Usando dois despejos contínuos, 255 g de acrilamida a 50% (solução a 50% em peso em água), 0,2 g de metilenobisacrilamida e 0,08 g de hipofosfito de sódio são incorporados com despejo contínuo por 90 minutos e uma solução de persulfato de sódio é incorporada por 90 minutos. É então adicionado 1 g de agente de transferência de cadeia (hipofosfito de sódio) e depois de 30 minutos de envelhecimento, 0,26 g de bissulfito de sódio (solução a 40% em peso em água) são adicionados para fazer quaisquer monômeros residuais reagirem. Um outro envelhecimento de 60 minutos é aplicado antes do resfriamento. A solução de copolímero 3 obtida tem um pH de 4,1, um teor de sólidos de 20,9% e uma viscosidade de 2050 cps.
Síntese do copolímero glioxilado 3a
[00111] São introduzidos 260,9 g de copolímero 3 e 519,6 g de água em um reator de 1 litro equipado com um agitador mecânico. O reator é dotado de uma sonda de pH. Depois de 10 minutos de agitação, o pH é ajustado a 10,2 com uma solução de hidróxido de sódio a 10% em peso em água. A temperatura é mantida entre 20 e 22°C. São adicionados 19,57 g de glioxal a 40% em peso em água. O controle do pH e a monitoração da viscosidade tornam possível obter um produto de 95 cps. A reação é interrompida abaixando o pH a menos do que 3,5 por adição de H2SO4 a 92% em água, para obter o copolímero glioxilado 3 a. O copolímero glioxilado 3 corresponde à técnica anterior FR 2 987 375.
Síntese do copolímero glioxilado 3b
[00112] São introduzidos 69,6 g de copolímero 3 e 725,2 g de água em um reator de 1 litro equipado com um agitador mecânico. O reator é dotado de uma sonda de pH. Depois de 10 minutos de agitação, o pH é ajustado a 10,5 com uma solução de hidróxido de sódio a 10% em peso em água. A temperatura é mantida entre 20 e 22°C. São adicionados 5,22 g de glioxal a 40% em peso em água. O controle do pH e a monitoração da viscosidade tornam possível obter um produto de 55 cps. A reação é interrompida abaixando o pH a menos do que 3,5 por adição de H2SO4 a 92% em água, para obter o copolímero glioxilado 3b.
Exemplo 10 (contraexemplo): Síntese do copolímero 4:
[00113] São introduzidos 621 g de água, 89,5 g de cloreto de dialildimetilamônio (DADMAC, 64% em peso em água) em um reator de 1 litro equipado com um agitador mecânico, um termômetro, um condensador e um calibre de nitrogênio gasoso. O pH é ajustado a 2,5 com H2SO4. O meio é aquecido e mantido a uma temperatura de entre 79 e 81°C usando um banho de água. Usando dois despejos contínuos, 285,4 g de acrilamida a 50% (solução a 50% em peso em água) são incorporados com despejo contínuo por 90 minutos e uma solução de persulfato de sódio é incorporada por 90 minutos. 1 g de agente de transferência de cadeia (hipofosfito de sódio) é então adicionado e depois de 30 minutos de envelhecimento, 0,26 g de bissulfito de sódio (solução a 40% em peso em água) são adicionados para fazer quaisquer monômeros residuais reagirem. Um outro envelhecimento de 60 minutos é aplicado antes do resfriamento. A solução de copolímero 4 obtido tem um pH de 4.9, um teor de sólidos de 20,5% e uma viscosidade de 1700 cps.
Síntese do copolímero glioxilado 4
[00114] São introduzidos 69,6 g de copolímero 4 e 725,2 g de água em um reator de 1 litro equipado com um agitador mecânico. O reator é dotado de uma sonda de pH. Depois de 10 minutos de agitação, o pH é ajustado a 10,4 com uma solução de 10% hidróxido de sódio. A temperatura é mantida entre 20 e 22°C. São adicionados 5,22 g de glioxal a 40% em peso em água. O controle do pH e a monitoração da viscosidade tornam possível obter um produto de 53 cps. A reação é interrompida abaixando o pH a menos do que 3,5 por adição de H2SO4 a 92% em água, para obter o copolímero glioxilado 4. O copolímero glioxilado 4 corresponde à técnica anterior US 9.644.320.
Procedimentos para testes de avaliação Polpa de fibra reciclada (usada em todos exemplos de aplicação):
[00115] Polpa é obtida por polpação de polpa seca e a fim de obter uma concentração aquosa final de 1% em massa. Esta é uma polpa com pH neutro composta de 100% de fibras de prancha recicladas.
Avaliação do desempenho de remoção de água a vácuo (DDA)
[00116] O DDA (Analisador de Drenagem Dinâmica) torna possível determinar automaticamente a quantidade de tempo (em segundos) necessária para remover água de uma suspensão fibrosa sob vácuo. Os polímeros são adicionados à polpa úmida (0,6 litro de polpa a 1,0% em massa em água) no cilindro do DDA sob agitação a 1000 rpm:
T = 0 s: início de agitação da polpa
T = 10 s: adição do aditivo
T = 30 s: agitação interrompida e remoção de água sob vácuo a 200 mbar por 60 s
[00117] A pressão sob o fio é registrada em função do tempo. Quando toda água é evacuada da tela fibrosa, ar passa através dela causando uma quebra no declive da curva mostrando a pressão sob o fio em função do tempo. O tempo, expresso em segundos, nesta quebra -no declive, corresponde ao tempo de remoção de água. Quanto menor o tempo, melhor a remoção de água sob vácuo.
Fabricação de folhas de laboratório, gramagem de 90 g.m-2
[00118] A quantidade de polpa necessária é amostrada de modo a obter uma folha com uma gramagem de 90 g.m-2.
[00119] A polpa úmida é introduzida no formador dinâmico de folha de laboratório e é mantida sob agitação. Os vários componentes do sistema são injetados nesta polpa de acordo com a sequência predefinida. Geralmente, um tempo de contato de 45 segundos entre cada adição de polímero é mantido.
[00120] Folhas de laboratório de papel são feitas com um formador automático de folha de laboratório: um borrão e o fio formador são colocados na jarra do formador dinâmico de folha de laboratório antes de começar a rotação da jarra a 1000 rpm e construir a parede d’água. A polpa tratada é distribuída sobre a parede d’água para formar a folha fibrosa folha sobre o fio formador.
[00121] Uma vez que a água tenha sido drenada, a folha fibrosa é coletada, prensada sob uma prensa fornecendo 4 bars, então secada a 117°C. A folha obtida é condicionada por uma noite em um recinto de temperatura e umidade controladas (50% de umidade relativa e 23°C). As propriedades de resistência mecânica de todas as folhas obtidas por este procedimento são então medidas.
Desempenho de resistência mecânica do papel:
[00122] O despedaçamento é medido com um medidor de despedaçamento Messmer Buchel M 405 de acordo com a norma TAPPI T403 om-02. O resultado é expresso em kPa. O índice de despedaçamento, expresso em kPa.m2/g, é determinado dividindo este valor pela gramagem da folha testada.
[00123] Os comprimentos de ruptura no estado seco e no estado úmido são medidos na direção da máquina com um dispositivo de tração Testometric AX de acordo com a norma TAPPI T494 om-01. O resultado é expresso em km.
[00124] Independentemente das características sendo avaliadas, uma melhoria em porcentagem no desempenho é expressa para cada polímero em relação às mesmas condições sem adição de dito polímero.
[00125] Os polímeros avaliados abaixo são dosados em uma quantidade de 1,5 kg/t de polímero ativo em relação às fibras secas.
[00126] No caso de polímeros aniônicos, ditos polímeros são testados em combinação com, previamente, PAE (poliamidoamina epicloroidrina) dosada a 3 kg/t de matéria seca em relação às fibras seca
Figure img0007
[00127] Fica claramente demonstrado na tabela 1 que os aditivos de acordo com a invenção, correspondendo à glioxalação de um copolímero complexo, independentemente de suas concentrações, proporcionam uma melhoria no desempenho de remoção de água a vácuo e também as propriedades físicas do papel (índice de despedaçamento e comprimentos de ruptura no estado seco e no estado úmido), comparadas com o polímero complexo que não sofreu glioxalação.
Figure img0008
[00128] Fica claramente estabelecido nas tabelas 2, 3 e 4 que os aditivos da invenção, com tudo mais sendo de resto igual (glioxalação concentração, ionicidade), proporcionam um benefício em termos de desempenho de remoção de água a vácuo e também propriedades mecânicas do papel (índice de despedaçamento, comprimento de ruptura no estado seco e no estado úmido) em comparação com os copolímeros glioxilados resultando de copolímeros lineares convencionais, ou copolímeros ramificados convencionais modificados previamente com uma polietilenoimina, ou com o produto de glioxalação da mistura correspondente.
Figure img0009
[00129] Na tabela 5, o efeito técnico proporcionado pela invenção em termos de desempenho de remoção de água a vácuo e resistência mecânica da folha de papel (despedaçamento e comprimento de ruptura no estado seco) é prontamente observado. Na verdade, os ganhos em desempenho são crescentemente pronunciados com quantidades crescentes de polímero hospedeiro no vácuo complexo.

Claims (12)

  1. Aditivo, caracterizado pelo fato de que é à base de (co)polímeros resultando da reação entre pelo menos um composto de dialdeído e pelo menos um (co)polímero complexo obtido por polimerização de monômeros solúveis em água na presença de pelo menos um (co)polímero hospedeiro compreendendo funções vinilamina.
  2. Aditivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dialdeído é selecionado dentre glioxal, dialdeído malônico, dialdeído succínico, glutaraldeído, dialdeído adípico, dialdeído 2-hidroxiadipico, dialdeído pimélico, dialdeído subérico, dialdeído azelaico, dialdeído sebácico, dialdeído maleico, dialdeído fumárico, ftálico dialdeído ftálico, dialdeído isoftálico, dialdeído tereftálico e 1,4-diformilciclo-hexano e suas combinações.
  3. Aditivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que a polimerização do pelo menos um monômero solúvel em água é conduzida na presença de pelo menos um agente de transferência não polimérico e na ausência de agente de ramificação ou reticulação de polifuncional tipo etileno.
  4. Aditivo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o agente de transferência tem um peso molecular de menos do que 200 g.mol.
  5. Aditivo de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato de que o agente de transferência é selecionado do grupo compreendendo álcool isopropílico, hipofosfito de sódio e mercaptoetanol.
  6. Aditivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o polímero hospedeiro compreendendo funções vinilamina resulta da hidrólise de um (co)polímero de base de N-vinilformamida.
  7. Aditivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o polímero hospedeiro compreendendo funções vinilamina resulta da reação de degradação Hofmann sobre um (co)polímero de base.
  8. Aditivo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o (co)polímero de base compreende pelo menos um polímero não iônico selecionado do grupo compreendendo acrilamida e seus derivados.
  9. Aditivo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que os monômeros constituindo o polímero hospedeiro e o(s) monômero(s) solúvel(is) em água são selecionados do grupo compreendendo:
    • - pelo menos um monômero dentre acrilamida, metacrilamida, N-isopropilacrilamida, N-metilmetacrilamida, N,N-dimetilacrilamida, N-vinilformamida, N-vinilpirrolidona e acrilonitrila; e/ou
    • - pelo menos um monômero dentre sais de amônio quaternário de acrilato de dimetilaminoetila (DMAEA), sais de amônio quaternário de metacrilato dimetilaminoetila (DMAEMA), cloreto de dialildimetilamônio (DADMAC), cloreto de acrilamidopropiltrimetil amônio (APTAC) e cloreto de metacrilamidopropiltrimetilamônio (MAPTAC); e/ou
    • - pelo menos um monômero dentre ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacônico, ácido crotônico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido 2-acrilamido2-metilpropanossulfônico, ácido vinilsulfônico, ácido vinilfosfônico, ácido alilsulfônico, ácido alilfosfônico, ácido estirenossulfônico, e os sais solúveis em água de um metal alcalino, de um metal alcalinoterroso ou de amônio destes monômeros.
  10. Processo para preparar um aditivo à base de polímeros, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas:
    • a/ preparação de pelo menos um (co)polímero de base composto de pelo menos um monômero não iônico,
    • b/ preparação de pelo menos um (co)polímero hospedeiro obtido pelo que é referido como degradação Hofmann conduzida sobre pelo menos um (co)polímero de base obtido na etapa a/,
    • c/ preparação de pelo menos um (co)polímero complexo por polimerização de monômeros solúveis em água na presença de pelo menos um (co)polímero hospedeiro obtido na etapa b/,
    • d/ preparação de um aditivo resultando da reação entre pelo menos um dialdeído e pelo menos um (co)polímero complexo obtido na etapa c/.
  11. Processo para preparar um aditivo à base de polímeros, caracterizado pelo fato de que compreende as seguintes etapas:
    • a/ preparação de pelo menos um (co)polímero de base de N-vinilformamida,
    • b/ preparação de pelo menos um (co)polímero hospedeiro obtido por hidrólise pelo menos parcial do (co)polímero de N-vinilformamida obtido na etapa a/,
    • c/ preparação de pelo menos um (co)polímero complexo por polimerização de monômeros solúveis em água na presença de pelo menos um (co)polímero hospedeiro obtido na etapa b/,
    • d/ preparação de um aditivo resultando da reação entre pelo menos um dialdeído e pelo menos um (co)polímero complexo obtido na etapa c/.
  12. Processo para fabricar papel, cartão ou similar, caracterizado pelo fato de que, antes da formação de dita folha, pelo menos um aditivo como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9 é adicionado à suspensão fibrosa em um ou mais pontos de injeção.
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