BR102021013935A2

BR102021013935A2 - Papel dispersível, processo de produção do mesmo, embalagem e uso do dito papel

Info

Publication number: BR102021013935A2
Application number: BR102021013935-8A
Authority: BR
Inventors: Guilherme Giesel; Gustavo Esmério Da Silva
Original assignee: Klabin S.A.
Priority date: 2021-07-15
Filing date: 2021-07-15
Publication date: 2023-01-24
Also published as: WO2023283710A1; CO2024001433A2; AR126455A1

Abstract

A presente invenção refere-se a um papel dispersível em água, especialmente para uso em embalagens da área de construção civil. A dispersibilidade do papel da presente invenção é alcançada devido á baixa resistência a úmido e alta absorção capilar e consiste basicamente em um papel unbleached ou não branqueado á base de celulose visando a redução de ingredientes convencionalmente utilizados, adicionando-se apenas antiespumantes e auxiliares de drenagem em sua formulação. O papel da presente invenção consiste na eliminação do uso de auxiliares de desintegração (tal como tensoativos), agentes de colagem e agentes de resistência a seco (tal como o amido). É ainda descrito um processo de fabricação do papel dispersível que permite a obtenção de um papel de baixa resistência à tração a úmido e alta absorção capilar sem a necessidade dos agentes químicos usualmente conhecidos para a fabricação deste tipo de papel. A presente invenção também prevê uma embalagem contendo dito papel, bem como o uso do papel na construção civil, tal como embalagens de cimento, cal, areia, fibras celulósicas ou sintéticas ou pigmentos em pó, entre outros.

Description

PAPEL DISPERSÍVEL, PROCESSO DE PRODUÇÃO DO MESMO, EMBALAGEM E USO DO DITO PAPEL

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção refere-se, em primeiro aspecto, a um papel dispersível em água, especialmente para uso em embalagens da área de construção civil. A dispersibilidade do papel da presente invenção é alcançada devido à baixa resistência a úmido e alta ascensão capilar e consiste basicamente em um papel unbleached ou não branqueado à base de celulose sem a necessidade da adição de agentes químicos usualmente usados em papéis dispersíveis.

[002] Assim, a presente invenção visa a redução de ingredientes fornecendo um baixo custo de fabricação, sendo necessário somente a adição de antiespumantes e auxiliares de drenagem e, consequentemente, visa a eliminação do uso de auxiliares de desintegração (tal como tensoativos), agentes de colagem e agentes de resistência a seco (tal como o amido).

[003] É ainda descrito um processo de fabricação do papel dispersível que permite a obtenção de um papel de baixa resistência à tração a úmido e alta ascensão capilar sem a necessidade dos agentes químicos usualmente conhecidos para a fabricação deste tipo de papel.

[004] A presente invenção também prevê uma embalagem contendo dito papel para uso na construção civil tal como em embalagens de cimento, cal, areia, fibras celulósicas ou sintéticas ou pigmentos em pó, entre outros.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[005] A área de construção civil vem constantemente buscando produtos que tragam segurança aos seus operadores, não agridam ao meio ambiente e sejam economicamente viáveis. Dentre os diversos rejeitos de materiais da área de construção civil, o papel de embalagens de cimento não é passível de reaproveitamento e reciclagem, gerando impactos consideráveis ao meio ambiente.

[006] Verificou-se ainda que a manipulação de embalagens de cimento gera na dispersão de pós finos do cimento que prejudicam a saúde dos trabalhadores nessa área.

[007] Tendo em vista os problemas acima, tem-se procurado desenvolver embalagens que permitam o reaproveitamento da embalagem, mantendo a qualidade do produto e sem causar danos aos trabalhadores a baixo custo. Uma solução que vem sendo desenvolvida no estado da técnica consiste na obtenção de um papel que se disperse na própria solução em que o cimento é preparado. A embalagem ou saco contendo o papel dispersível é então inserida “fechada” para a produção de cimento, sendo a embalagem desagregada em poucos minutos na solução aquosa, liberando o produto sem liberar pós finos e sem gerar resíduos ao meio ambiente.

[008] O documento Pat. No. US20160348319 refere-se a um saco de papel não branqueado solúvel em água compreendendo fibras de celulose contendo lignina como componente principal e um ou mais aditivo(s), pelo menos um tensoativo está contido como aditivo, e o papel de saco tem uma resistência relativa a úmido menor que 6% após um tempo de umedecimento de 5 minutos. O papel utilizado nesta patente apresenta um agente de resistência à base de amido, e também admite a utilização de aditivos para alcançar propriedades de barreira, tais como polímeros solúveis em água, além do uso de pelo menos um tensoativo para alcançar as propriedades desejadas. Este documento não se refere do papel da presente invenção pois não faz referência ao pH de 8,5 de fabricação citado nesta invenção e ainda utiliza aditivos e tensoativos, ingredientes estes que não são utilizados na presente invenção, da mesma forma, o revestimento da folha externa com uma camada de polímeros solúveis em água não se aplica a presente invenção.

[009] A patente No GB1127177 se refere a um papel com resistência à tração a seco melhorada e com baixa resistência a úmido, composto de fibras de celulose não branqueada depositadas em água, unidas por um conteúdo adsorvido ionicamente de uma poliamina catiônica não termoendurecível, normalmente solúvel em água, contendo pelo menos cinco amino átomos de nitrogênio por macromolécula e tendo um peso molecular entre 1.000 e 10.000.

[0010] A US 2018051417 refere-se a um método de fabricação de papel, que compreende adicionar a uma suspensão aquosa de pasta de polpa celulósica um polímero na forma de uma emulsão inversa compreendendo um poli N, N- (dialquilaminoalquil) (met) acrilamida catiônico ou seus quaternatos ou sais, e desidratar a polpa de celulose pasta para formar um produto de papel ou papelão, em que a pasta de polpa contém mais do que cerca de 75 ppm em peso de lignina solúvel em água com base no peso total da pasta de polpa, e em que o polímero é adicionado à pasta de polpa a uma dosagem de 0, 001 a 1% por peso com base nos sólidos da polpa de celulose, e em que o polímero contém opcionalmente monômero multifuncional. Além do polímero catiônico mencionado, o papel contém diversos aditivos, agentes de colagens, floculantes, agentes de controle de deposito, entre outros, que não são necessários na presente invenção.

[0011] Assim sendo, o estado da técnica fornece produtos de papel ou papelão que sejam dispersíveis porém utilizam diversos aditivos ou polímeros em sua formulação. A busca por alternativas aos usualmente empregados de papéis ou embalagens que sejam dispersíveis em um solvente se mostra necessária para o desenvolvimento de embalagens que sejam seguras e eficazes ao trabalhador e que tragam vantagens ambientais. Também é desejável que o papel dispersível tenha baixo custo, compreenda ingredientes usualmente disponíveis e sejam de fácil produção.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0012] A presente invenção se refere, em primeiro aspecto, a um papel dispersível não branqueado à base de fibras de celulose, contendo pelo menos um antiespumante e auxiliar de drenagem.

[0013] Também é descrito um processo de preparação de papel dispersível e uma embalagem ou saco à base do dito papel dispersível e seu uso.

[0014] Descobriu-se na presente invenção a possibilidade de obter um papel dispersível que apresenta resistência à tração a úmido (ISO 3781) menor que 0, 35 kN/m e ascensão capilar klemm (ISO 8787) de acima de 18 mm, que permite que o papel seja disperso em uma mistura aquosa em até aproximadamente 5 minutos.

[0015] O papel da presente invenção é obtido com a menor quantidade de componentes em relação ao estado da técnica, sendo basicamente composto pelo papel não branqueado, pelo menos um antiespumante e auxiliar de drenagem, mantendo-se a eficiência de dispersibilidade e com menores custos. O papel da presente invenção dispensa a utilização de auxiliares de desintegração, tais como tensoativos, e também elimina a utilização de agentes de resistência a seco, tais como o amido e agentes de colagem, tais como Sulfato de Alumínio, colas a base de breu, AKD (Dímero de Alquil-Ceteno) ou ASA (Anidrido Alquenil Succínico).

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0016] Conforme pode ser visto no estado da técnica, existem diversos papéis que são solúveis, diferentemente de dispersíveis, em um solvente à base de água com aplicação na embalagem de cimentos. No entanto, as embalagens do estado da técnica que compreendem esses papéis solúveis utilizam um alto número de aditivos em sua formulação para manter as propriedades adequadas de baixa resistência a úmido e capilaridade do papel.

[0017] Usualmente, os papéis dispersíveis preconizam o uso de tensoativos químicos em sua composição. Esses tensoativos atuam como ingredientes essenciais na formulação e possuem a função de auxiliar a desintegração do papel. Os tensoativos conhecidos compreendem, por exemplo tensoativos não iônicos, aniônicos, catiônicos, anfotéricos, álcoois graxos, sulfatos de éter etílico, etoxilatos de álcool graxo ou etoxilatos de fenol, entre outros.

[0018] Ainda de forma usual, os papéis dispersíveis necessitam de agentes de colagem em sua formulação, tais como colas a base de breu, colas sintéticas, Sulfato de Alumínio, AKD (Dímero de Alquil-Ceteno) ou ASA (Anidrido Alquenil Succínico) e agentes fixadores tais como sulfato de alumínio ou policloreto de alumínio. Outro ingrediente comumente adicionado ao papel dispersível do estado da técnica é um agente de resistência a seco, dentre as quais o amido é o ingrediente mais conhecido.

[0019] Descobriu-se de forma surpreendente que o papel dispersível da presente invenção poderia trazer resultados inesperados em relação à baixa resistência a úmido e ascensão capilar com uma redução significativa dos ingredientes que usualmente são usados em sua composição. Assim, desenvolveu-se um papel dispersível à base de fibra de celulose não branqueada, contendo tão somente os seguintes ingredientes: pelo menos um antiespumante e pelo menos um auxiliar de drenagem.

[0020] Mais especificamente, o papel da presente invenção é isento de um auxiliar de desintegração, de um agente de colagem e de um agente de resistência a seco.

[0021] Ainda mais especificamente, o papel da presente invenção é isento de auxiliar de desintegração tal como tensoativos não iônicos, aniônicos, catiônicos ou anfotéricos, isento de agentes de colagem, tais como ο sulfato de alumínio, colas a base de breu, AKD (Dímero de Alquil-Ceteno) ou ASA (Anidrido Alquenil Succínico) e policloreto de alumínio, e isento de um agente de resistência a seco, tal como o amido.

[0022] Em um segundo aspecto, para que o papel dispersível da presente invenção seja passível de ser produzido com apenas esses ingredientes, foi necessário desenvolver um processo que permitisse a obtenção do papel com as propriedades preservadas e com redução dos ingredientes. Assim, foi desenvolvido um processo de produção em condição alcalina com pH acima de 8 apenas com a adição de antiespumantes e auxiliares de drenagem, sem a adição de agentes de colagem e de resistência a seco.

[0023] Para que seja possível viabilizar o papel dispersível comercialmente, desenvolveu-se também uma embalagem ou saco contendo o papel dispersível, dita embalagem contendo adesivo solúvel à base de dextrina branca de amido e carbonato de cálcio e tintas á base de água que permita a dispersão completa e eficaz do papel no meio aquoso.

[0024] Todas as porcentagens, partes ou razões tem como base o peso total do papel da presente invenção, exceto onde especificado o contrário. Todos os pesos referentes aos compostos aqui mencionados são baseados no nível do ativo, não incluindo solventes ou impurezas, exceto onde indicado o contrário.

[0025] Na presente invenção o termo “que compreende” significa que outros ingredientes que não afetam a composição final podem ser adicionados. O papel da presente invenção pode conter, incluir, compreender, consistir em ingredientes, componentes e limitações essenciais da invenção aqui descrita.

[0026] Assim, o papel dispersível da presente invenção consiste em uma alternativa econômica, sustentável e com propriedades satisfatórias em termos da dispersão do dito papel no meio aquoso. Basicamente, o papel da invenção consiste em (i) um papel não branqueado composto por 100% de fibras de celulose, contendo ainda (ii) pelo menos um antiespumante e (iii) pelo menos um auxiliar de drenagem.

[0027] O papel não branqueado utilizado na presente invenção consiste em um papel sack kraft, obtido a partir de polpa celulósica de fibra longa, em monocamada, contendo gramaturas que variam entre 60 e 110g/m2. O papel não branqueado é composto de 100% de fibras de celulose.

[0028] O antiespumante descrito na presente invenção possui como função evitar a formação de espuma no circuito de água da máquina de papel.

[0029] Os antiespumantes que podem ser adicionados no papel dispersível são selecionados de: antiespumantes à base de álcoois, ácidos graxos, ésteres graxos, polímeros com base em unidade de oxietileno, oxipropileno e oxibutileno ou ainda quaisquer outros antiespumantes comerciais para uso na indústria de celulose e papel ou suas misturas.

[0030] Em um aspecto da invenção, é utilizado aproximadamente 0,01 a 0,1% de antiespumante em relação ao peso total do papel. Em uma concretização preferida, é utilizado 0,05 % de antiespumante.

[0031] O auxiliar de drenagem possui como função auxiliar o desaguamento da suspensão fibrosa na formação do papel.

[0032] Os auxiliares de drenagem da presente invenção são selecionados de: poliaminas, copolímeros de poliacrilamidas, copolímero de polivilamina, polietilenoimina e cloreto de polidialildimetilamônio, ou quaisquer outros auxiliares de drenagem comercialmente conhecidos na área de celulose e papel ou suas misturas.

[0033] De forma preferencial, é utilizado aproximadamente 0,05 a 0,5 % de agente de drenagem em relação ao peso total do papel. Em uma concretização preferida, é utilizado 0,1 % de agente de drenagem.

[0034] Em uma concretização preferida, o papel dispersível da presente invenção consiste em um papel sack kraft, monocamada, contendo gramatura entre 60 a 110 g/m2, contendo 0,045 % de antiespumante e 0,1 % de agente de drenagem a base de uma solução de Copolímero de Polivilamina.

[0035] Verificou-se que o papel dispersível da presente invenção, contendo apenas o papel não branqueado, um agente antiespumante e um auxiliar de drenagem, fornece resultados satisfatórios em termos da baixa resistência à tração a úmido (ISO 3781), sento tal propriedade menor que 0,35 kN/m e ainda fornece uma alta ascensão capilar klemm (ISO 8787) de acima de 18 mm, que permite que o papel seja disperso no concreto em até aproximadamente 5 minutos de agitação.

[0036] Para que o papel dispersível da presente invenção atinja as propriedades desejadas de baixa resistência a úmido e ascensão capilar para que se alcance a desejada dispersbilidade do papel no meio aquoso, foi desenvolvido um processo que permita alcançar tais propriedades e com a mínima quantidade de ingredientes.

[0037] O processo consiste nas seguintes etapas:

i. Obtenção de polpa celulósica de fibras longas não branqueadas pelo processo Kraft;
ii. Refino da polpa celulósica em refino de alta consistência (ou seja com teor de polpa seca entre 28 e 35%) e ocasionalmente em baixa consistência (ou seja, com teor de polpa seca de 3 a 6% na alimentação do refinador);
iii. Depuração da polpa celulósica;
iv. Ajuste de pH para condição alcalina com a adição de um agente alcalinizante;
v. Adição de antiespumantes e auxiliar de drenagem; e
vi. Formação do papel nas gramaturas entre 60 e 110g/m2 em máquina de papel tipo Fourdrinier.

[0038] O refino mencionado na etapa (ii) do processo acima, consiste em uma operação que consiste em modificar a forma das fibras celulósicas de forma que podem ser encurtadas, colapsadas, divididas no sentido do comprimento ou fibriladas. No refino, as fibras passam entre as barras de obturação do estator e o rotor de um refinador. A consistência é medida por medidores on-line nas polpas de baixa consistência e por medições de laboratório na refinação de alta consistência, de acordo com os métodos de laboratório já conhecidos na técnica.

[0039] A medição mais usual do nível de refinação é o grau de drenagem em termos de CFS (ISO 5267) ou SR (ISO 5267). Sendo também adotado como medição complementar morfologia das fibras.

[0040] A etapa (iii) de depuração consiste na remoção de substâncias sólidas interferentes da suspensão que diferem das fibras em tamanho, forma e deformabilidade. É um processo mecânico que consiste basicamente em passar a polpa celulósica por peneiras rotativas pressurizadas onde as partículas indesejadas ficam retidas nas peneiras e em hidrociclones onde partículas menores são separadas por força centrífuga.

[0041] Na etapa (iv) ocorre um importante ajuste de pH para condição alcalina, em que é realizado com a adição de uma solução de hidróxido de sódio a 10% de forma a alcançar pH acima de 8, preferencialmente entre 8 a 12.

[0042] Na etapa (v) ocorre a adição de antiespumantes e auxiliar de drenagem, que são adicionados em pontos separados antes da bomba de mistura, além da dosagem monitorada por medidores de fluxo, seus efeitos no processo são monitorados, tais como formação de espuma e alterações nas leituras de vácuo e do espelho de água na mesa plana.

[0043] Por fim, na etapa (vi) ocorre a formação do papel em máquina de papel tipo Fourdrinier. Outras tecnologias também estão disponíveis tais como tela-duplas e cilindro Yankee.

[0044] Um terceiro aspecto da invenção consiste na obtenção de uma embalagem, que pode ser um saco de papel ou caixa à base de papel compreendendo o papel dispersível da presente invenção e obtido conforme o presente processo. A embalagem compreende o uso de papel dispersível para a fabricação de todos os seus componentes e o uso de um adesivo solúvel, à base de Dextrina branca de amido de mandioca e carbonato de cálcio, e tinta à base de água.

[0045] Assim, consiste em mais um aspecto da invenção o uso do papel dispersível na fabricação de sacos ou caixas para condicionar produtos para misturas de concreto para uso na área da construção civil, tais como cimento, cal, areia, e macro e microfibras.

Exemplo 1 - Processo de fabricação de papel dispersível

[0046] Este exemplo ilustra os resultados obtidos no primeiro teste de produção industrial de papel dispersível na gramatura de 83g/m2 para fabricação de embalagens com capacidade para 50kg.

[0047] O papel dispersível na gramatura de 83g/m2 foi produzido na máquina de papel 23 (MP 23) na unidade de Correia Pinto, SC da Klabin SA. Foi utilizado polpa celulósica em um grau de cozimento mensurado pelo número Kappa de 58,8 e obtida a partir da madeira em cavacos de Pinus ssp. preparada em digestor tipo Batch pelo processo kraft de polpação utilizando a proporção líquido madeira de 4: 1; Álcali Ativo Aplicado de 18, 0%, Sulfidez no Licor Branco de 29,1%, Temperatura máxima no cozimento de 170°C, e Fator H de 1073.

[0048] Após depuração e lavagem a polpa celulósica apresentou pH de 9, 4, Condutividade de 1091 ɥS e grau de refinação de 726°CSF.

[0049] Foi refinada em sistema de refinação de alta consistência (32%) até o grau de refinação de 603°CFS onde foi aplicado uma carga de refinação de 210 Kwh/t e até o grau de refinação de 580°CFS em sistema de refinação de baixa consistência (4,0%) onde foi aplicado uma carga de refinação de 14 Kwh/t.

[0050] Foi reduzida para zero a dosagem de cola a base de breu, amido, e sulfato de alumínio e mantida a dosagem de antiespumante comercial AFRANIL MTC - Basfem 0,045%t. Foi adicionado 0,05% de auxiliar de drenagem Hercobond 2000 - Solenis Adicionado 0,25 % de solução de Hidróxido de Sódio 10% antes da bomba de mistura para elevar o pH na caixa de entrada para 8,5. Nestas condições foi produzido um lote de 3 bobinas num total de 3,2 toneladas.

[0051] Neste lote foi encontrado uma resistência à tração a úmido no sentido MD de 0, 35 kN/m e uma ascensão capilar Klemm de 25mm. Os resultados obtidos para os demais ensaios físicos estão apresentados na tabela 1 a seguir e atenderam aos limites de especificação praticados para o papel convencional produzido na unidade para uso no segmento de embalagens para cimentos.

[0052] A partir do papel produzido, foram convertidas sacarias com capacidade para 50kg, compostas por duas folhas de papel dispersível de 83 g/m2, com formato aberto de 1090 x 780 mm e fechado com 645 X 535 X 110 mm, com sobreposição de 20mm na colagem longitudinal e cortados transversalmente com 20mm de diferença entre uma folha e outra para assegurar resistência nos pontos de ancoragem do adesivo no fechamento dos fundos. O saco apresenta um reforço de válvula, como ponto de abertura para ensaque do produto (cimento) composto por papel dispersível de 83 g/m2, na dimensão de 200 x 160 mm. Tal embalagem ainda é impressa no processo flexográfico com tintas à base d’agua, e colada com adesivo a base de amido, composto por Dextrina branca de amido de mandioca - (C6H10O5)n - CAS nr 9004-53-9 - 40%: Carbonato de Cálcio (CaCO3) - CAS nr 471-34-1 - 10% e Água (H2O) - 50%.

[0053] O número CAS ou registro CAS (CAS number ou CAS registry number) de um composto químico, polímero, sequência biológica e liga é um número com um registro único no banco de dados do Chemical Abstracts Service, uma divisão da Chemical American Society. O Chemical Abstracts Service atribui esses números a cada produto químico que é descrito na literatura. Além disso, CAS mantém e comercializa um banco de dados destas substâncias: o CAS Registry.

[0054] O teste de dispersão foi conduzido utilizando um misturador de concreto tipo betoneira com capacidade para 140 litros. Foram utilizados os componentes e proporções descritos na tabela 2 a seguir.

[0055] A sacaria dispersível foi fracionada e foi adicionada ½ da embalagem junto ao cimento no misturador.

[0056] Iniciou-se a mistura do concreto com a adição da água, em seguida a pedra e pedrisco e depois a fração da embalagem e o cimento.

[0057] Em seguida, iniciou-se agitação por 2 minutos com o eixo ajustado em 45°.

[0058] Adicionou-se a areia e agitou-se por mais 3 minutos.

[0059] Duas amostras de aproximadamente 5kg foram retiradas e lavadas sobre uma peneira com abertura de 4, 5mm onde não foi observado a retenção de partículas de papel não dispersas. O concreto foi despejado em moldes para a fabricação de peças de concreto e não foi observado presença de partículas de papel na superfície das peças ou nas paredes e pás do misturador.

Exemplo 2: Teste de produção em escala industrial de fabricação do papel dispersível

[0060] O exemplo descrito a seguir mostra o teste de produção em escala industrial de fabricação do papel dispersível na gramatura de 75g/m2 para atender a fabricação de embalagens com capacidade de 25kg.

[0061] O papel dispersível na gramatura de 75g/m2 foi produzido na máquina de papel 23 (MP 23) na unidade de Correia Pinto, SC da Klabin SA a partir de polpa celulósica com grau de cozimento em termos de número Kappa de 47,0. A polpa foi obtida do cozimento da madeira em cavacos de Pinus ssp. em digestor tipo Batch pelo processo kraft de polpação com a proporção líquido madeira de 4: 1; Álcali Ativo Aplicado de 18,7%, Sulfidez no Licor Branco de 29,8%, Temperatura máxima no cozimento de 170°C, e Fator H de 1080.

[0062] Após depuração e lavagem a polpa celulósica apresentou pH de 8,3, Condutividade de 1881 ɥS e grau de refinação de 738°CSF.

[0063] Foi refinada em sistema de refinação de alta consistência (28%) até o grau de refinação de 605°CFS onde foi aplicado uma carga de refinação de 330 Kwh/t e até o grau de refinação de 498°CFS em sistema de refinação de baixa consistência (4,0%) onde foi aplicado uma carga de refinação de 26 Kwh/t.

[0064] Na máquina de papel foi reduzida para zero a dosagem de cola a base de breu, amido, e sulfato de alumínio, mantida a dosagem e antiespumante comercial Afranil MTC - Basf em 0,045 %. O pH na caixa de entrada foi elevado para 8, 5 com a adição de 0,35 % de uma solução de Hidróxido de Sódio a 10% antes da bomba de mistura. Como agente de drenagem foi adicionado também antes da bomba de mistura, 0,05 % de uma solução do agente de drenagem Copolímero de Polivilamina. Nestas condições foi produzido um lote de 3 bobinas num total de 3, 8 toneladas, onde foi reportado uma resistência ã tração a úmido no sentido MD de 0,10 kN/m e uma absorção capilar Klemm de 31mm.

[0065] Os resultados obtidos para as demais ensaios físicos foram realizados, conforme tabela a seguir e atendem aos limites de especificação praticados para o papel convencional produzido na unidade para uso no segmento de embalagens para cimentos.

[0066] A partir do papel produzido, foram convertidas sacarias com capacidade para 25 kg, compostas por duas folhas de papel dispersível de 75 g/m2, com formato aberto de 840 x 590 mm e fechado com 445 x 410 × 115 mm, com sobreposição de 20mm na colagem longitudinal e cortados transversalmente com 20mm de diferença entre uma folha e outra para assegurar resistência nos pontos de ancoragem do adesivo no fechamento dos fundos. O saco apresenta um reforço de válvula, como ponto de abertura para ensaque do produto (cimento) composto por papel dispersível de 75 g/m2, na dimensão de 210 x 160 mm. Tal embalagem ainda é impressa no processo flexográfico com tintas à base d’agua, e colada com adesivo a base de amido, composto por Dextrina branca de amido de mandioca - (C6H10O5)n - CAS nr 9004-53-9 - 40%: Carbonato de Cálcio (CaCO3) - CAS nr 471-34-1 - 10% e Água (H2O) - 50%.

[0067] O número CAS ou registro CAS (CAS number ou CAS registry number) de um composto químico, polímero, sequência biológica e liga é um número com um registro único no banco de dados do Chemical Abstracts Service, uma divisão da Chemical American Society. O Chemical Abstracts Service atribui esses números a cada produto químico que é descrito na literatura. Além disso, CAS mantém e comercializa um banco de dados destas substâncias: o CAS Registry.

[0068] O teste de dispersão foi conduzido utilizando um misturador de concreto tipo betoneira com capacidade para 140 litros. Foi utilizado os componentes e proporções descritas na tabela 4 a seguir.

[0069] O preparo do concreto foi iniciado com a adição da água, em seguida a pedra e pedrisco e depois a embalagem e o cimento.

[0070] Colocou-se sob agitação por 2 minutos com o ângulo do eixo ajustado em 45°.

[0071] Adicionou-se a areia e deixado agitar por mais 3 minutos.

[0072] Em seguida duas amostras de aproximadamente 5kg foram retiradas e lavadas sobre uma peneira com abertura de 4, 5mm onde não foi observado a retenção de partículas de papel não dispersas.

Exemplo 3- Teste Comparativo entre o método convencional de produção do papel para embalagem de cimentos e o método de produção do papel dispersível da invenção

[0073] O exemplo abaixo mostra uma condição típica de fabricação de papel sack kraft na gramatura de 83g/m2 utilizado na fabricação de sacarias com capacidade de 50kg. Similar ao que foi utilizado no teste de dispersão de uma sacaria convencional de cimento.

[0074] Para efeito de comparação entre o método convencional de produção do papel para embalagem de cimentos e o método de produção do papel dispersível segue a seguir uma condição típica de produção um papel sack kraft na gramatura de 83g/m2 na máquina de papel 23 (MP 23) na unidade de Correia, similar ao que foi usado na fabricação da embalagem convencional usada no teste de dispersão.

[0075] A produção do papel convencional usado no teste consistiu no uso de polpa celulósica com grau de cozimento em termos de número Kappa de 56, 0. A polpa foi obtida do cozimento da madeira em cavacos de Pinus ssp. em digestor tipo Batch pelo processo kraft de polpação com a proporção líquido madeira de 4: 1; Álcali Ativo Aplicado de 18, 8%, Sulfidez no Licor Branco de 25, 6%, Temperatura máxima no cozimento de 169°C, e Fator H de 1085. pH de 8, 4, Condutividade de 1630ɥS e grau de refinação de 730°CSF na polpa depurada e lavada. A polpa foi refinada em sistema de refinação de alta consistência (31%) até o grau de refinação de 620°CFS onde foi aplicada uma carga de refinação de 250 Kwh/t e até o grau de refinação de 587°CFS em sistema de refinação de baixa consistência (4,0%) onde foi aplicada uma carga de refinação de 16,5 Kwh/t. Na máquina de papel com adição de 0,36% de cola a base de breu, 0,5% de amido catiônico de mandioca, 4,4% de Sulfato de Alumínio, 0,045% de antiespumante comercial Afranil MTC - Basf, todos adicionados antes da bomba de mistura e utilizando-se um pH na caixa de entrada de 4,7. Como agente de drenagem foi adicionado também antes da bomba de mistura, 0,05 % de uma solução de Copolímero de Polivilamina.

[0076] Nestas condições o papel produzido apresenta resistência à tração a úmido no sentido MD de 0,50 kN/m e uma ascensão capilar Klemm de 0,5 mm, evidenciando o efeito da alteração da receita de fabricação nestas propriedades. Uma baixa ascensão capilar dificulta a rápida penetração da água nas estruturas do papel elevando o tempo necessário para a água atingir e quebrar as ligações tipo ponte de hidrogênio, que são as principais ligações que mantém as fibras unidas. Da mesma forma a elevação da resistência a úmido eleva a quantidade de energia necessária para separação mecânica destas fibras. Estes dois fatores impedem a dispersão do papel convencional nas condições de preparo dos concretos.

[0077] A baixa sendo os resultados encontrados para os demais ensaios físicos apresentados na tabela 5 a seguir, que correspondem a valores típicos de um papel convencional fabricado nas condições descritas.

[0078] Um saco valvulado já envasado com cimento foi fracionado em e utiiizado no teste de dispersão que foi conduzido utiiizando um misturador de concreto tipo betoneira com capacidade para 140 iitros. Foram utilizados os componentes e proporções descritas na tabela 6 a seguir.

[[0079] Em uma primeira prova o preparo do concreto foi iniciado com a adição da água, em seguida a pedra e pedrisco e depois a embalagem com o cimento.

[0080] Deixou-se agitar por 2 minutos com o ângulo do eixo ajustado em 45°.

[0081] Adicionou-se a areia, deixando sob agitação por mais 3 minutos.

[0082] Ao inspecionar o misturador foi observado grandes pedaços de papel presos as pás internas.

[0083] Duas amostras de aproximadamente 5kg foram retiradas e lavadas sobre uma peneira com abertura de 4, 5mm onde também foi observado a retenção de partículas de papel de grandes dimensões, superiores a 2 x 2 cm não dispersas.

[0084] Uma segunda prova foi conduzida aumentando o tempo de mistura após a adição da areia de 3 para 7 minutos, sendo ainda encontrados pedaços não dispersos de papel.

[0085] Conclui-se então que as alterações na resistência a úmido e na ascensão capilar facilitam a dispersão do papel nas condições de preparo de concreto. Diferente do citado no documento Pat. No. US20160348319, Pat. No GB1127177 e Pat No US 2018051417 que adotam ou empregam a adição de agentes químicos para reduzir a resistência a úmido dos papéis, o processo descrito na presente invenção consiste em elevar o pH de fabricação para 8,5 e na supressão de agentes químicos normalmente utilizados na produção de papel e que colaboram para a elevação da resistência e para a redução da absorção capilar do papel tornando o papel mais absorvente a água e menos resistente quando úmido, características estas necessária a sua dispersão nas misturas de concreto, efeito reforçado pelo uso de um adesivo mais solúvel na confecção das sacarias, que permite uma rápida ruptura das regiões soldadas da embalagem quando em contato com água.

[0086] Tendo sido descritos exemplos de concretizações preferidas, deve ser entendido que o escopo da presente invenção abrange outras possíveis variações, sendo limitado tão somente pelo teor das reivindicações apensas, aí incluídos os possíveis equivalentes.

Claims

Papel dispersível em meio aquoso, caracterizado pelo fato de compreender:
- (i) um papel não branqueado composto por 100% de fibras de celulose;
- (ii) pelo menos um antiespumante e
- (iii) pelo menos um auxiliar de drenagem.
Papel dispersível de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato
do antiespumante ser selecionado dentre: antiespumantes à base de álcoois, ácidos graxos, ésteres graxos, polímeros com base em unidade de oxietileno, oxipropileno e oxibutileno ou suas misturas. Papel dispersível de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato
do auxiliar de drenagem ser selecionado dentre: poliaminas, copolímeros de poliacrilamidas, copolímero de polivilamina polietilenoimina e cloreto de polidialildimetilamônio, ou suas misturas.
Papel dispersível de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o papel não branqueado consiste em papel sack kraft, monocamada, contendo gramaturas que variam entre 60 e 110g/m2.
Papel dispersível de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que pelo menos um antiespumante está presente na quantidade de 0,01 a 0,1 % e pelo menos um agente de drenagem está presente na quantidade de 0,05 a 0,5 % em relação ao peso total do papel.
Papel dispersível de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o papel é isento de um auxiliar de desintegração, um agente de colagem e de um agente de resistência a seco.
Papel dispersível de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o papel da presente invenção é isento de tensoativos não iônicos, aniônicos, catiônicos ou anfotéricos, sulfato de alumínio, policloreto de alumínio e amido.
Processo para obtenção de um papel dispersível, caracterizado pelo fato de ser obtido a partir das seguintes etapas:
- (i) Obtenção de polpa celulósica de fibras longas não branqueadas pelo processo Kraft;
- (ii) Refino da polpa celulósica em refino de alta consistência com teor de polpa seca entre 28 e 35%; e ocasionalmente em baixa consistência com teor de polpa seca de 3 a 6% na alimentação do refinador;
- (iii) Depuração da polpa celulósica;
- (iv) Ajuste de pH para condição alcalina para pH acima de 8 com adição de um agente alcalinizante;
- (v) Adição de antiespumantes e auxiliar de drenagem; e
- (vi) Formação do papel nas gramaturas entre 60 e 110g/m2 em máquina de papel tipo Fourdrinier.
Papel dispersível obtido pelo processo como definido na reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que possui resistência à tração a úmido de acordo com a norma ISO 3781, menor que 0,35 kN/m e ascensão capilar de acordo com a norma ISO 8787 de acima de 18 mm que permite que o papel seja disperso em concreto ou suspensões aquosas em até aproximadamente 5 minutos de mistura.
Embalagem, caracterizada pelo fato de compreender papel dispersível como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7 e obtido pelo processo como definido na reivindicação 8 e adicionalmente compreender um adesivo solúvel, à base de Dextrina branca de amido e carbonato de cálcio, e tinta à base de água.
Uso do papel dispersível como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de ser utilizado na fabricação de embalagens tais como sacos ou caixas para serem dispersos em concreto ou suspensões aquosas de produtos da área da construção civil, tais como cimento, cal, areia, fibras celulósicas ou sintéticas ou pigmentos em pó.
Invenção, caracterizada por quaisquer de suas concretizações ou categorias de reivindicação englobadas pela matéria inicialmente revelada no pedido de patente ou em seus exemplos aqui apresentados.