BR112012010780B1 - composição de revestimento e seu processo de fabricação - Google Patents

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Abstract

patente de invenção: aplicação superficial de polímeros e misturas de polímeros para melhorar a resistência de papel. a presente invenção refere-se a composições de revestimento estáveis úteis para aumentar a resistência a seco de papel. as composições compreendem uma solução aquosa de polímero quase neutro, polímero catiônico e amido. é também divulgado o método de uso da composição de revestimento para melhorar a resistência a seco de papel.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para COMPOSIÇÃO DE REVESTIMENTO E SEU PROCESSO DE FABRICAÇÃO.
CAMPO DA INVENÇÃO [001] Esta invenção refere-se a aditivos de resistência aplicados superficialmente em papel e a um método de preparação desses aditivos. Particularmente, esta invenção refere-se a composições poliméricas que compreendem uma mistura de polímero de acrilamida quase neutro com um polímero catiônico. Juntamente com amido aplicado superficialmente, esses aditivos fornecem papel com excelente resistência de ruptura, resistência à compressão, e outras tais propriedades.
TÉCNICA ANTECEDENTE [002] Necessidades econômicas e ambientais estão impulsionando a indústria de papel para aumentar o seu uso de fibras recicladas. Dentre as vantagens do uso de papel reciclado estão economias de custos, menos refino, fácil disponibilidade e sustentabilidade ambiental. Entretanto, o aumento do número de passes através do processo de reciclagem torna as fibras recicladas progressivamente mais curtas e mais rígidas resultando na diminuição da resistência da polpa e também da força de ligação fibra-fibra. A resistência é um parâmetro integral para papel grau embalagem. Uma maneira de recuperar a resistência perdida durante o processo de reciclagem é através de refino adicional, mas no caso de fibras recicladas o processo de refino tem janela muito limitada. Outra abordagem é a utilização de produtos químicos de resistência durante o processo de produção de papel. Entretanto, a interferência com os aditivos reciclados, formação uniforme de papel, drenagem, produtividade são os principais fatores que precisam ser levados em conta.
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2/28 [003] Aditivos são adicionados à lama da polpa antes da formação da folha para melhorar a operacionalidade, a produtividade e as propriedades do papel. Esses incluem aditivos a úmido e a seco (por exemplo, poliacrilamidas catiônicas e aniônicas poliaminas funcionalizadas com epialoidrina, polivilaminas), auxiliares de retenção e drenagem (por exemplo, pedra-ume, polietilenimidas), desespumantes, cargas que controlam piche e aderentes. Vários agentes de dimensionamento, tais como colofônia, dímero de alquil ceteno (AKD), ou anidrido alquil succínico (ASA) que conferem propriedades hidrofóbicas são também adicionados.
[004] Aditivos da extremidade úmida comuns para aumentar a resistência da folha acabada são amido e goma guar. A modificação do amido para aumentar a sua performance tem sido bem documentada. A escolha e tipo do amido para aplicação em resistência varia de região para região e depende do seu custo e disponibilidade (Vee “Starch and Starch Products in Paper Coating,” R. L. Kearney and H. W. Maurer, Ed. 1990).
[005] A reticulação do amido para melhorar as suas propriedades de aumento de resistência tem sido empregada. Por exemplo, Huang et al. descrevem o uso de compostos contendo boro para reticular amido durante o processo de fabricação de papel, resultando em melhores propriedades físicas e mecânicas (WO 2004/027.149 A1). A composição de amido reticulada compreende um produto de reação formado pela reação da lama de amido com ácido bórico ou borato de zinco durante o processo de gelatinização.
[006] A Patente U.S. 6.303.000 concedida a Floyd et al., divulga composições de amido gelatinizadas reticuladas com uma resina de glioxal e o uso de das mesmas na fabricação de papel. Durante o processo de gelatinização de amido, o amido é reagido com glioxal bloqueado que resulta na reticulação do amido e esta mistura é
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3/28 adicionada a lama da polpa antes da formação da folha. A limitação desses compostos particulares de reticulação de amido é que a resistência a compressão pode ser melhorada, enquanto que a resistência a perfuração tende a sofrer.
[007] Aditivos de resistência que são adicionados na extremidade úmida para melhorar a resistência do papel, especialmente em papel feito de fibras recicladas, incluem acrilamida anfótera baseada em polímeros e tecnologia de “coacervate” (agregado de gotículas coloidais mantidas juntas por forças de atração eletrostáticas). Um exemplo do anterior é descrito na Patente U.S. 5.698.627, concedida a Oguni, que ensina a síntese de acrilamida baseada em copolímeros anfóteros para melhorar o refino, retenção e resistência a seco de papel base corrugado reciclado. Um exemplo de tecnologia “coacervate” está descrito na Patente U.S. 6.294.645. Este sistema de resistência a úmido e a seco é constituído por poliamidoaminaepicloridrina de baixa carga e poliacrilamida aniônica, adicionadas sequencialmente a uma lama de polpa.
[008] Polivinilamina tem sido utilizada como um aditivo de resistência a úmido e a seco, e um auxiliar de retenção e drenagem no processo de fabricação de papel. Devido a alta densidade da funcionalidade amina, este polímero possui densidade de carga mais alta e essencialmente tem acentuada ligação de hidrogênio entre a fibra de celulose e a cadeia de polímero. Weisgerber et al. na Patente
U.S. 2.721.140 divulgam o uso de polivinilamina, preparada pela hidrólise de polivinil N-ftalimida, como um aditivo de resistência a úmido para fabricação de papel. A Patente U.S. 5.961.782 concedida a Luu et al, divulga o uso de polivinilamina para fazer formulações adesivas de crepagem reticuláveis. Niesser et al, na Patente U.S. 6.159.340, divulga o uso de polivinilamina como aditivos de resistência a seco e a úmido na produção de papel e papelão. As Patentes U.S.
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4.421.602, 6.616.807 E 6.797.785 divulgam o uso de polivinilaminas como auxiliares de drenagem, floculantes e auxiliares de retenção no processo de fabricação de papel.
[009] A interferência com excesso de lixo aniônico vindo via o processo de reciclagem juntamente com a qualidade inferior da fibra aumentou significativamente os níveis de aditivos. Em adição ao custo, os aditivos da extremidade úmida atingiu uma performance platô, isto é, mais produtos químicos não proporcionam maior performance. Os profissionais de fabricação de papel superaram essas limitações aplicando aditivos após a formação do papel. As técnicas empregadas incluem prensa de colagem dosada, prensa de colagem com poça, pulverização, revestidor com rolo, revestidor com lâmina, e revestidor com faca de ar. Aditivos de revestimento ou de colagem comumente empregados são emulsões poliacrílicas, emulsões de poli(estireno-cobutadieno) com vários tamanhos de partícula, poli(acetato de vinila), e álcool polivinílico. Devido a esses aditivos terem boas propriedades de formação de filme, eles são tipicamente usados para conferir uma certa quantidade resistência a vários líquidos. Um exemplo desta abordagem é provido pela Patente Europeia 1.824.937.
[0010] O aditivo superficial mais comumente aplicado é amido. O uso em excesso de amido pode ter impactos negativos em outras propriedades do papel, como rachadura ao dobrar, e também na produtividade, por exemplo, maior energia de secagem. Uma vez que a aplicação na prensa de colagem com amido é uma operação com a máquina em andamento, qualquer problema que interfira com a operação da prensa de colagem tem potencial para interferir com a operação de toda a máquina de papel.
[0011] A quantidade de amido que pode ser aplicada durante o tratamento na prensa de colagem de uma folha (ou seja, a absorção de umidade pela folha) é dependente das condições da prensa de
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5/28 colagem, da viscosidade da solução de amido e da penetração da solução de amido na folha de papel (Patente U.S. 4.191.610 concedida a Prior). A modificação do amido da prensa de colagem usualmente introduz funcionalidade a molécula de amido, e pode diminuir a sua viscosidade. A quantidade máxima de amido modificado que pode ser econômica e praticamente aplicada durante o tratamento na prensa de colagem é de cerca de 10 g/m2 e para amido não modificado ou de alta viscosidade é de 5 g/m2. A Patente U.S. 5.242.545 divulga operação do tratamento na prensa de colagem a temperatura mais alta e aumento da pressão de mordedura da prensa de colagem, a carga de amido pode ser aumentada para 17-20 g/m2. Além disso, WO 2006/027.632 ensina que o lignossulfonato, contido na corrente de resíduo de licor negro de um processo de pasta de papel, pode ser misturado com o amido para reduzir a viscosidade da solução da prensa de colagem e permite aplicação de um teor mais alto de sólidos no papel durante o tratamento na prensa de colagem, ajudando a conservar energia durante o processo de secagem do papel.
[0012] A Patente U.S. 7.217.316 ensina um processo de oxidação de farinha de proteína obtida de plantas para produzir uma composição de revestimento para melhorar a resistência do papel. Embora a performance de resistência da composição divulgada apresente melhor eficiência do que o amido ou amido oxidado, os níveis da composição de revestimento para o referido efeito são 6-12 g/m2.
[0013] A Patente U.S. 5.281.307 concedida a Smigo, divulga o uso de álcool vinílico e copolímero de vinilamida reticulado usando glioxal para aplicação na extremidade seca. A submersão de papel de filtro Whatman na solução de polímero e subsequente secagem apresentam melhorias nas propriedades do papel.
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6/28 [0014] Dos aditivos de resistência da extremidade úmida mencionados anteriormente muitos encontraram utilidade na extremidade seca. Enquanto que as componentes de um sistema de resistência da extremidade úmida são adicionados sequencialmente a uma lama de polpa, que modera potenciais incompatibilidades entre os componentes, cada componente de um sistema de aditivos de resistência aplicados a superfície precisa ser combinado a uma solução estável única. Como o amido é quase sempre um componente de sistema de resistência seco, outros componentes precisam exibir estabilidade de solução quando combinados com amido, ou seja, sem precipitação, sem formação de gel, ou aumentos severos de viscosidade. Produtos químicos que liberam glioxal e polímeros contendo glioxal seriam esperados ser compatíveis pois sua ativação de reticulação tipicamente requer temperaturas não encontradas até a seção de secagem de uma máquina de papel (Pedido de Patente U.S. 2005/0161182 A1). Outro exemplo de reticulação de aditivos de resistência a seco é divulgado no Pedido de Patente 2009/0020249 no qual é descrita a aplicação superficial de poli(ácido acrílico) com substancias inorgânicas, por exemplo, óxido de zinco. O Pedido de Patente U.S. 2005/0287385 divulga composição de revestimento de látex de estireno-butadieno que proporciona elevada resistência a compressão quando aplicada ao papel já formado, substancialmente seco. A Patente U.S. 7.482.417 divulga um agente de resistência a seco aplicado superficialmente compreendido por um copolímero de acrilamida anfótero. Quando o amido aplicado superficialmente for aniônico, a combinação com agentes de resistência a seco, altamente catiônicos, por exemplo, polivinilamida, um precipitado ou gel pode se formar.
DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [0015] A presente invenção refere-se a uma composição de
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7/28 resistência a seco estável e sua aplicação a um substrato de papel já formado. Especificamente a composição de revestimento é constituída por: componente A, poliacrilamida quase neutra, componente B, polímero catiônico preparado a partir de monômeros possuindo funcionalidade amina, e componente C, amido. O polímero de acrilamida quase neutro é um copolímero com menos do que 5 porcento molar de funcionalidade aniônica ou menos do que 5 porcento molar de funcionalidade catiônica. O polímero catiônico é preparado a partir de monômeros vinílicos possuindo funcionalidade amina ou monômeros vinílicos contendo funcionalidade amina nascente. O componente de amido desta composição pode ser nativo ou modificado e obtido de uma variedade de fontes de plantas naturais. É também descrito um processo de fabricação de papel com melhor resistência a seco, usando a composição de revestimento.
[0016] O componente B pode ser preparado a partir de um monômero vinílico ou alílico possuindo funcionalidade amina.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0017] A presente invenção fornece composições, que quando aplicadas a um substrato de papel; intensifica a resistência a seco do referido artigo. A composição compreende uma mistura estável de um ou mais polímeros, pelo menos um dos quais pode ser um polímero carregado, com amido. Especificamente, a composição contém o componente A, um polímero quase neutro baseado em acrilamida, o componente B, um polímero catiônico preparado a partir de um monômero possuindo funcionalidade amina, e o componente C, quer seja nativo ou derivatizado .
[0018] Em uma modalidade preferida o componente B, polímero catiônico, é preparado a partir de um monômero vinílico possuindo funcionalidade amina.
[0019] O que queremos dizer com um polímero de acrilamida
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8/28 quase neutro é um copolímero de acrilamida não iônico a ligeiramente aniônico ou ligeiramente catiônico. O polímero contem menos do que 5 porcento molar de monômeros aniônicos, preferencialmente menos do que 3 porcento molar, preferencialmente menos do que 2 porcento molar, e na máxima preferência menos do que 1 porcento molar. A quantidade de funcionalidade aniônica na poliacrilamida quase neutra é conhecida pela quantidade de monômero aniônico adicionado durante a polimerização ou através de análise do copolímero ou hidrólise parcial da poliacrilamida. Alternativamente, o quase neutro baseado em acrilamida contém menos do que 5 porcento molar de monômeros catiônicos, preferencialmente menos do que 3 porcento molar, mais preferencialmente menos do que 2 porcento molar, e na máxima preferência menos do que 1 porcento molar.
[0020] Em uma modalidade preferida o polímero de acrilamida quase neutro é aniônico.
[0021] A preparação dos homopolímeros e copolímeros baseados em acrilamida com monômeros vinílicos são bem conhecidas daqueles versados na técnica. A polimerização por radicais de acrilamida através de um método usando sistemas de iniciação que geram radicais livres é bem conhecida e documentada. Duas classes de iniciadores de polimerização por radicais comumente conhecidas são preferidas para uso na preparação da composição divulgada; iniciadores de dissociação térmica homolítica e de redução-oxidação. A categoria anterior inclui iniciadores contendo azo ou peróxido, por exemplo, dicloridrato de 2,2’-azobis(2-metilpropionamidina), 2,2'azobis(2-metilpropionitrila), peróxido de benzoíla, hidroperóxido de terc-butila, e peróxido de terc-butila. A última categoria inclui combinações de oxidantes (sais de persulfato, peróxidos e sais de percarbonato) com redutores apropriados, tais como sais ferrosos ou de sulfito. Um método de obtenção de polímeros e copolímeros
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9/28 contendo acrilamida de peso molecular e polidispersidade adequados para uso nesta invenção está divulgado, por exemplo, na Patente U.S. 5.543.446 e Patente U.S. 6.939.443. A carga aniônica da composição divulgada nessas referencias é, no entanto, muito grande para ser adequada para esta invenção.
[0022] Polímeros baseados em acrilamida quase neutros adequados para o componente A englobam uma faixa de pesos moleculares de 5000 a cerca de 500.000 Dáltons, preferencialmente 10.000 a cerca de 300.000 Dáltons, preferencialmente de cerca de
30.000 a cerca de 300.00 Dáltons, preferencialmente de cerca de
30.000 a cerca de 150.000 Dáltons, preferencialmente de cerca de
50.000 a cerca de 130.000 Dáltons.
[0023] O polímero quase neutro é um homopolímero baseado em acrilamida ou um homopolímero de acrilamida parcialmente hidrolisado ou um copolímero com componente aniônico tendo no máximo 5 porcento molar de funcionalidade aniônica e é escolhido para proibir a elevação da viscosidade ou a gelificação observada quando agentes de resistência a seco altamente catiônicos são combinados com amido aniônico. Embora o mecanismo de estabilização não tenha sido elucidado, sem querer ficar limitado pela teoria, é proposto que certos polímeros baseados em acrilamida quase neutros podem complexar-se com polímeros catiônicos quando na presença de amido. Esta complexação pode moderar a ligação de hidrogênio e as interações iônicas entre polímero catiônico e amido aniônico que de outro modo acarretaria a elevação da viscosidade. Embora separadas, a adição na extremidade úmida de amido aniônico e polímero catiônico tem sido empregada por fabricantes de papel para melhorar a resistência a seco, as interações entre esses materiais que causam a elevação da viscosidade tem limitado a sua utilização como um sistema de extremidade seca onde as
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10/28 concentrações de polímero e amido são maiores. Esta invenção permite que o sistema seja aplicado na extremidade seca de um processo de fabricação de papel, provendo todas as vantagens assistentes aos fabricantes de papel. Adicionalmente, sem querer ficar limitado pela teoria, é proposto que na secagem, o componente A e o componente B possam interagir fortemente com o componente C devido a maior quantidade de sólidos.
[0024] Polímeros quase neutros adequados para esta invenção podem ser preparados via qualquer dos métodos mencionados anterio rmente. Monômeros neutros a partir dos quais o componente A pode ser preparado incluem, mas não são limitados a, acrilamida (met)acrilamida, N-metil (met)acrilamida, N-isopropil (met)acrilamida, Acrilamida é o monômero preferido.
[0025] Monômeros aniônicos a partir dos quais o componente A pode ser preparado incluem, mas não são limitados a, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico, ácido 4estirenossulfônico e seus sais. Sendo o ácido acrílico e seus sais o monômero preferido.
[0026] Outros monômeros adequados que introduzem uma estrutura reticulada benéfica no polímero baseado em acrilamida não iônico ou quase neutro podem ser usados. Esses incluem, mas não são limitados a, di(met)acrilato de etileno glicol, di(met)acrilato de dietilenoglicol, metilenobisacrilamida, metileno-bis(met)acrilamida, etileno-bis-(met)acrilamida, e hexametileno-bis-(met)acrilamida. Esses podem ser usados em uma quantidade de menos do que 1 porcento molar, preferencialmente menos do que 0,3 porcento molar.
Polímeros catiônicos adequados para o componente B englobam uma faixa de pesos moleculares de 10.000 a cerca de 1.000.000 Dáltons, preferencialmente 50.000 a cerca de 600.000 Dáltons, preferencialmente 50.000 a cerca de 400.000 Dáltons, mais
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11/28 preferencialmente na faixa de 200.000 a cerca de 350.000 Dáltons. A extensão de cationicidade para polímeros adequados pode ser definida pelo método da densidade de carga. As densidades de carga (Mutek) dos polímeros ionizados na presente invenção são determinadas a pH 8,0 usando um método de titulação coloidal. A densidade de carga (meq/g) é a quantidade de carga catiônica por peso unitário, em miliequivalentes por grama de sólidos no produtos. Os polímeros catiônicos da invenção descrita têm densidades de carga, em uma base de sólidos, na faixa de 1,00 a 12,00 meq/g, preferencialmente na faixa de 3,50 a 8,50 meq/g, mais preferencialmente de 5,50 a 8,50 meq/g.
[0027] Monômeros catiônicos preferidos usados para preparar o componente B podem ser monômeros contando funcionalidade vinílica ou alílica. Esses incluem, mas não são limitados a, (met)acrilato de dimetilaminoetila, (met)acrilato de dietilaminoetila, (met)acrilato de dimetiaminopropila, (met)acrilato de dietilaminopropila, cloreto de [3(acriloilóxi) propil} trimetilamônio, N,N-dimetilamino propil (met)acrilamida, dialquildialilamina, dialilamina, e alilamina.
[0028] Monômeros não iônicos incluindo, mas não limitados a, acrilamida, (met)acrilamida, N-metil (met)acrilamida, N-etil (met)acrilamida, e N-isopropil (met)acrilamida,, podem ser copolimerizados com os monômeros catiônicos mencionados anterio rmente para fornecer polímeros adequados para o componente B desta invenção.
[0029] Mais preferencialmente, o componente B é um polímero contendo vinilamina. Os monômeros usados para preparar os polímeros contendo vinilamina do componente B são monômeros que podem prover carga catiônica por hidrólise completa ou parcial, exemplos incluem, mas não são limitados a, N-vinil formamida, e vinil N-ftalimida. Antes da hidrólise, o polímero contendo vinilamina
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12/28 empregado para o componente B pode ser um copolímero, mas preferencialmente é um homopolímero. A extensão da hidrólise para esta classe de componente B situa-se entre 20 e 100%, preferencialmente na faixa de 25 a 85%, e na máxima preferência na faixa de 20 a 75%. Outra classe de polímeros contendo vinilamina úteis na invenção pode ser obtida do rearranjo de Hofmann de poliacrilamida conforme descrito, por exemplo, no Pedido de Patente U.S. 2008/0196851. Uma classe adicional de polímero contendo vinilamina adequada para uso nesta invenção está descrita nos Pedidos de Patente U.S. 2009/0043051 e 2001/0193148. Esses polímeros são poli(vinilamina) substituída por vários grupos funcionais catiônicos.
[0030] Outros monômeros adequados que introduzem uma estrutura reticulada benéfica no componente B, o polímero catiônico pode ser usado. Esses incluem, mas não são limitados a, di(met)acrilato de etileno glicol, di(met)acrilato de dietilenoglicol, metilenobisacrilamida, metileno-bis-(met)acrilamida, etileno-bis(met)acrilamida, e hexametileno-bis-(met)acrilamida. Esses podem ser usados em uma quantidade de menos do que 1 porcento molar, preferencialmente de menos do que 0,3 porcento molar.
[0031] O componente C, amido é selecionado do grupo consistindo em amido de milho, amido de arroz, amido de batata, amido de trigo e amido de tapioca. Os amidos podem ser não modificados ou modificados em quaisquer das seguintes maneiras, oxidação, degradação enzimática e cationização.
[0032] Os componentes A e B são preferencialmente prémisturados antes da adição do amido. A mistura dos componentes A e B é preferencialmente adicionada a lama de amido pré-cozido ou alternativamente antes do processo de gelatinização. O tipo de amido preferido para esta invenção é o amido oxidado.
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13/28 [0033] Outros componentes podem ser adicionados para estabilizar a composição e reduzir a elevação da viscosidade. Materiais úteis são tensoativos aniônicos, catiônicos ou neutros, tais como ácidos graxos, alquilfenóis oxietilados, óxidos de alquil amina, sulfossuccinatos de alquila, lignossulfonato, sulfatos de alquila. Exemplos de alguns componentes modificadores de viscosidade úteis incluem ureia e sais tais como sulfato de sódio, cloreto de sódio, cloreto de potássio, iodeto de potássio.
[0034] Em uma modalidade a composição de revestimento de papel compreende o componente A (uma poliacrilamida quase neutra); componente B (um polímero catiônico); componente C (amido), e o componente A é aniônico; a razão de componente A mais componente B para amido é de 1:105 a 1:1, preferencialmente 1:20 a 1:7; em que o componente B é preparado a partir de monômero vinílico ou alílico possuindo funcionalidade amina, preferencialmente vinílico, em que o peso molecular do componente A é de 30.000 a cerca de 300.000 Dáltons, preferencialmente de 30.000 a 150.000 Dáltons, em que o peso molecular do componente B é de 50.000 a cerca de 600.000 Dáltons, preferencialmente de 50.000 a cerca de 400.000 Dáltons e em que a viscosidade da composição é de menos do que 1000 centipoise em uma temperatura de 60°C, preferencialmente de menos do que 500 centipoise.
[0035] Um processo de fabricação de papel com melhor resistência a seco é contemplado por esta invenção. O processo compreende a aplicação ao papel já formado da composição da invenção. A composição compreende o componente A, uma poliacrilamida aniônica a neutra, o componente B, um polímero catiônico preparado a partir de um monômero possuindo funcionalidade amina, e o componente C, amido.
[0036] Em uma modalidade preferida o componente B é preparado
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14/28 a partir de monômero vinílico possuindo funcionalidade amina.
[0037] A composição é geralmente aplicada na extremidade seca de uma máquina de papel.
[0038] Esta invenção pode ser aplicada em quaisquer dos vários graus de papel que se beneficiam de maior resistência a seco incluindo saco, papelão de caixa, papel de cópia, papelão de recipiente, meio corrugado, pasta de arquivo, papel de imprensa, papelão, papelão de embalagem, impressão e escrita e publicação. Esses graus de papel podem ser constituídos por quaisquer fibras de polpa incluindo madeira sem qualquer purificação adicional, Kraft, sulfato, mecânica e reciclada. A invenção pode ser aplicada através de qualquer método de tratamento químico ao papel já formado incluindo prensa de colagem dosada, prensa de colagem com poça, pulverização, revestidor com rolo, revestido r com lâmina, e revestidor com faca de ar.
[0039] Em uma modalidade preferida da presente invenção, a quantidade de cada dos componentes A, B e C empregados deve ser determinada considerando-se plenamente a performance e a estabilidade da solução da composição de revestimento de papel resultante. A razão dos componentes A:B pode ser de 99:1 a 70:30, preferencialmente de 98:2 a 85:15, e ainda mais preferencialmente de 98:2 a 99:10. A quantidade total do componente A mais o componente B para amido pode estar presente em uma razão de 1:105 a 1:1, preferencialmente 1:52 a 1:2, e mais preferencialmente 1:20 a 1:7 e preferencialmente 1:15 a 1:7. Os componentes A e B podem ser adicionados separadamente ao amido, ou como na modalidade preferida, pré-misturados antes da adição a solução de amido diluída, cozida. A quantidade total de aditivo superficial seria a mínima quantidade requerida para obter a desejada performance de resistência no papel. Típicos pesos de revestimento de polímero e
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15/28 amido podem variar de 1 a 10 gramas, preferencialmente de 8 a 10 gramas, e preferencialmente de 2 a 5 gramas de aditivo por metro quadrado de papel.
[0040] Essencial para a função desta invenção é sua estabilidade de solução, referindo-se a ausência de precipitados, ou géis que podem ocasionar deposição sobre a máquina de papel durante o curso do uso. A composição de revestimento requer também uma viscosidade tal que ela possa ser bombeada sobre a máquina de papel e espalhada sobre a superfície do substrato. A viscosidade preferida da solução final, sob as condições de uso, situa-se na faixa de 10 1000 cPs, mais preferencialmente de menos do que 500 cPs, mais preferencialmente de menos do que 200 cPs.
[0041] Em uma modalidade preferida do processo, o componente B é preparado a partir de monômero vinílico ou alílico possuindo funcionalidade amina, preferencialmente vinílica; o peso molecular do componente A é de 30.000 a cerca de 300.000 Dáltons, preferencialmente de 30.000 a 150.000 Dáltons; o peso molecular do componente B é de 50.000 a cerca de 600.000 Dáltons, preferencialmente de 50.000 a cerca de 400.000 Dáltons, e a viscosidade da composição é de menos do que 1000 centipoise em uma temperatura de 60°C, preferencialmente de menos do que 500 cPs.
[0042] A fim de acomodar o sistema de fabricação de papel, a composição de revestimento de papel deve ter o seu pH ajustado. Isto pode ser efetuado com quaisquer dos seguintes compostos não limitantes: ácido clorídrico, ácido sulfúrico , ácido acético, ácido cítrico, hidróxido de amônio, bicarbonato de sódio, hidróxido de sódio, ou hidróxido de potássio.
[0043] Os exemplos seguintes explicam adicionalmente a invenção e demonstram que a adição da composição descrita acima
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16/28 oferece significativa melhora na resistência a seco quando aplicada a substratos de papel. Os exemplos e os dados apresentados abaixo ilustram melhor os benefícios da invenção reivindicada e não significam serem limitantes.
EXPERIMENTAL
PROCEDIMENTO GERAL PARA O TRATAMENTO DO PAPEL [0044] Uma solução consistindo em amido de tapioca modificado cozido (90°C, 40 min) e produto de resistência a seco foi adicionada na mordedura entre um rolo de borracha butílica e um rolo único de aço imprensados a 40 psi. Folhas de papel foram passadas através da poça para proporcionar revestimento uniforme. Folhas com pesos bases mais altos foram passadas duas vezes através do rolo da prensa de colagem para assegurar umectação uniforme da folha e obter a carga de aditivos e amido desejada. As amostras de teste foram imediatamente secas entre o feltro e o aço de um secador do tipo tambor rotativo sob condições que proporcionaram um teor de umidade final na folha de 5-7%. A concentração de amido e aditivos de resistência a seco foi variada para cada nível de captação de peso pelo papel objetivado. As amostras de papel testadas foram então condicionadas (70°F (21°C), 50% de umidade, pelo menos 24 horas) e testadas.
TESTE DE PAPEL [0045] Mullen Burst (Mullen) (TAPPI T-403): Este teste foi usado para determinar a resistência de ruptura ou a resistência de perfuração das amostras de papel. A amostra de teste pré-condicionada foi seguramente presa entre dois anéis de metal do Aparelho de Ensaio Mullen de B. F. Perkins Modelo C cobrindo completamente o diafragma de borracha. Uma alavanca de agarramento é colocada na posição dianteira para aplicar pressão hidrostática, expandindo um diafragma de borracha até que a amostra de papel se rompa. Quando
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17/28 a espécie de teste se rompe, a alavanca é movida para a posição inversa e a resistência de ruptura é registrada em kg/cm2 (lb/pol.2).
[0046] Teste de esmagamento do anel (RCT) (TAPPI T-822): Este teste foi usado para determinar a resistência à compressão das amostras de papel. Aparelho de Ensaio de Esmagamento Lorentzen & Wettre é utilizado para realização deste teste. Das amostras tratadas, tiras de 152,4 mm x 12,7 mm são cortadas usando um molde. A tira é deslizada no suporte da amostra que mantém a amostra em uma forma de anel. O suporte da amostra é colocado sobre o rolo inferior. Uma carga, em uma velocidade constante de 12,5 mm/min é aplicada até que a amostra falhe e esta carga é registrada em (lbf/6 pol.). Cinco replicados de cada são realizados na direção transversal e da máquina. O valor final relatado é a média geométrica do valor da direção transversal e da máquina.
Exemplo 1 [0047] Uma caldeira de resina encamisada purgada com nitrogênio equipada com um agitador mecânico, condensador encamisado com água, entrada de nitrogênio, termopar e duas aberturas de adição, foi carregada com 727 g de água deionizada e solução a 15 em peso de sulfato cúprico em água deionizada (a quantidade de sulfato cúprico na solução de polímero foi ajustada para 30 ppm de cobre baseado em acrilamida). O conteúdo do reator foi degaseificado com nitrogênio por 1 hora. As soluções do monômero e do iniciador foram preparadas separadamente: uma solução de monômero de 500 g de acrilamida (solução aquosa a 50% em peso) e 0,18 g de N,N-metilenobisacrilamida (MBA), e uma solução de iniciador de 30,0 g de persulfato de amônio (solução a 1% em peso), e 30,0 g de metabissulfito de sódio (solução a 0,83% em peso). Com o conteúdo do reator a 65°C, as soluções do monômero e do iniciador foram alimentadas simultaneamente e separadamente ao reator em
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18/28 um período de 2 horas. Após completa adição a temperatura foi mantida a 65°C e a reação foi continuada por 2 horas adicionais. A polimerização foi extinta por resfriamento da caldeira para 25°C. A viscosidade Brookfield foi de 697 cPs (unidade LV, haste # 2, 60 rpm, 25°C, usado pote de 118,3 ml ) e a viscosidade específica reduzida (1% em peso de NH4CO foi de 0,74 dL/g. O peso molecular, conforme determinado por cromatografia por permeação em gel, foi de 71.500 Dáltons. Exemplos 1-2 a 1-7 foram sintetizados, nos quais os equivalentes de iniciador foram variados para efetuar uma mudança no peso molecular. Aumentando-se a concentração de iniciador, o peso molecular do polímero resultante pode ser reduzido; uma técnica bem conhecida daqueles versados na técnica. Essas poliacrilamidas estão descritas na Tabela 1.
TABELA 1: Propriedades da poliacrilamida (componente A) com diferentes peso molecular e arquitetura
Exemplos MBA (% molar) Viscosidade Brookfield (cPs) Viscosidade específica reduzida (dL/g) % de Activo SEC Mw (Dáltons)
1-1 0,033 70 0,32 21,36 52.900
1-2 0,033 348 0,58 21,24 110.000
1-3 0,033 697 0,74 21,33 71.500
1-4 0,033 1050 0,94 19,50 170.000
1-5 - 150 0,72 14,90 -
1-6 - 1230 0,84 21,72 78.700
1-7 - 777 0,77 21,09 71.100
Exemplo 2 [0048] Tudo foi conduzido da mesma maneira que no Exemplo 1, exceto a adição da quantidade de comonômero aniônico, ácido acrílico, mostrada na Tabela 2, na alimentação. A Tabela 2 mostra as propriedades do copolímero de acrilamida aniônico resultante.
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TABELA 2: Propriedades de copolímero de acrilamida e ácido acrílico
Exemplos MBA (mol %) Ácido Acrílico (% molar) Viscosidade Brookfield (cPs) Viscosidade específica reduzida (dL/g) % de Activo SEC Mw Dáltons
2-1 0,033 2 879 0,73 19,38 147.000
2-2 0,033 4 1157 0,81 19,21 166.000
Exemplo 3 [0049] Misturas de poliacrilamida e polivinilamida ou polivinilamina modificada foram preparadas misturando-se várias poliacrilamidas dos exemplos 1 e 2 com polivinilamina ou polivinilamina modificada. Em um experimento típico, um pote de 118,3 ml foi carregado com 100 g de solução de polímero de poliacrilamida (PAM) conforme preparado no Exemplo 1 e 2 com polivilamida ou polivinilamina modificada, a isto foi adicionada uma quantidade de uma solução de polivinilamina. Essas soluções de polivinilamina (aditivos de performance de papel Hercobond® 6330 e Hercobond® 6350 fornecidos por Ashland Incorporated) foram obtidas de uma poli(N-vinilformamida) (VFA) conforme mostrado na Tabela 3. A faixa preferida para hidrólise da poli(n-vinilformamida) é 20 a 100 porcento molar, preferencialmente 25 a 80 porcento molar, e mais preferencialmente 25 a 70 porcento molar. A mistura de polímeros foi sacudida em um Lab Line® Orbit Environ Shaker por 1 h a 25°C.
TABELA 3: Tipo e razão de copolímeros empregados para preparar uma mistura de poliacrilamida e polivinilamina
Componente A Componente B
Exemplos Designação de PAM % em peso Hidrólise Teórica % em peso Razão molar VFA:NaOH
3-1 Exemplo 1-1 95 50% 5 1,0:0,51
3-2 Exemplo 1-2 95 50% 5 1,0:0,51
3-3 Exemplo 1-5 99 30% 1 1,0:0,34
3-4 Exemplo 1-5 98 30% 2 1,0:0,34
3-5 Exemplo 1-5 95 30% 5 1,0:0,34
3-6 Exemplo 1-5 90 30% 10 1,0:0,34
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Componente A Componente B
Exemplos Designação de PAM % em peso Hidrólise Teórica % em peso Razão molar VFA:NaOH
3-7 Exemplo 1-3 95 50% 5 1,0:0,51
3-8 Exemplo 1-3 95 100% 5 *
3-9 Exemplo 1-4 95 50% 5 1,0:0,51
3-10 Exemplo 1-6 98 50% 2 1,0:0,51
3-11 Exemplo1-6 95 50% 5 1,0:0,51
3-12 Exemplo 1-7 95 50% 5 1,0:0,51
3-13 Exemplo 2-1 95 50% 5 1,0:0,51
3-14 Exemplo 2-2 95 50% 5 1,0:0,51
3-15 Exemplo 1-3 99 50% 1 1,0:0,51
3-16 Exemplo 1-3 98 50% 2 1,0:0,51
3-17 Exemplo 1-3 99 30% 1 1,0:0,34
3-18 Exemplo 1-3 98 30% 2 1,0:0,34
3-19 Exemplo 1-3 95 30% 5 1,0:0,34
* Poli(vinilamina) dos Exemplos 3-8 foi reagida com cloreto de 3-cloro2-hidroxipropiltrimetilamônio (Quat) e anidrido succínico (SA) em uma razão molar de 1:0,25:0,04 de VFA:Quat:SA.
Exemplo 4 [0050] Amido ExcelSize® 15 (de Siam Modified Starch Co., Ltd,
Pathumthani, Tailândia), um amido de tapioca oxidado, foi solubilizado preparando-se uma lama aquosa a 15% em peso e então misturandose a lama a 90°C por 40 minutos. A solução foi resfriada para 60°C e diluída com água a 60°C para 8,25% em peso. Varias quantidades de polímero ou mistura de polímeros foram adicionadas, a temperatura da solução foi mantida em 60°C e as viscosidade Brookfield (haste 1/100 rpm) e as viscosidades foram determinadas a vários intervalos de tempo. Os resultados estão apresentados na Tabela 4, demonstrando que as composições de revestimento desta invenção podem ser conduzidas a uma viscosidade adequada com agentes modificadores.
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TABELA 4: Efeito do aditivo e seu nível de adição na viscosidade da solução de amido
Exem plo Amostr a % em peso Aditivo 2 % em peso Viscosidade Brookfiled (cPs)
5 min 20 min 40 min 60 min 120 min
4-1 Ex 3-7 0,75 - - 20,1 20,6 19,1 18,7 20,3
4-2 Ex 3-7 1,50 - - 1632 1818 1956 2406 2675
4-3 Ex 3-7 1,50 CLS 2,00 15,1 14,4 13,1 13,4 12,5
CLS = lignossulfato de cálcio
Exemplo 5 [0051] Utilizando o método de aplicação de papel descrito acima, uma mistura de poliacrilamida e polivilamina foi avaliada quanto ao efeito na resistência da folha. Todas as corridas, exceto a 5-1, continha 3 g/m2 de ExcelSize 15 na solução da prensa de colagem. Conforme mostrado na Tabela 5, misturando-se a polivinilamida na poliacrilamida proporciona um significativo aumento na resistência relação aquele obtido pela poliacrilamida sozinha (Exemplo Comparativo 5-3) por meio do qual maior resistência pode ser obtida em nível de adição significativamente mais baixo. Em níveis de adição mais altos, o benefício observado na resistência a seco pode diminuir conforme mostrado no Exemplo 5-5.
TABELA 5: Efeito de aditivos baseados em acrilamida na resistência a seco de cartão canelado. Folha base obtida da fábrica de papel JinCang, feita usando suprimento de cartão corrugado velho Chinês, Peso Base = 100 g/m2, calibração 7,4 mil, ExcelSize 15 = Amido de tapioca oxidado.
Exemplos Amido (g/m2) Aditivo Adição (g/m2) Dados de resistência
Mullen (kg/cm2 (lb/pol.2)) RCT (lbf/6 pol..)
5-1 Sem Amido - - 1,34 (19,0) (21,3)
5-2 3,00 - - 1,70 (24,2) (29,1)
Comp. 5-3 3,00 1-3 0,50 1,94 (27,6) (33,1)
Petição 870190035027, de 12/04/2019, pág. 25/41
22/28
Exemplos Amido (g/m2) Aditivo Adição (g/m2) Dados de resistência
Mullen (kg/cm2 (lb/pol.2)) RCT (lbf/6 pol..)
5-4 3,00 3-7 0,15 2,18 (31,0) (33,3)
5-5 3,00 3-7 0,30 1,90 (27,0) (28,9)
Exemplo 6 [0052] Utilizando o método de aplicação em papel descrito acima, uma mistura de poliacrilamida e polivinilamina foi avaliada quanto ao efeito na resistência da folha usando folha base como no Exemplo 5. Todas a s corridas 6-1, exceto a 6-1 continham 2,12 g/m2 de ExcelSize 15 na solução da prensa de colagem. Conforme mostrado na Tabela 6A os melhores resultados são obtidos quando a poliacrilamida reticulada de aproximadamente 100 000 Dáltons de peso molecular (614 a 6-16) é usada como o componente A. Outras poliacrilamidas reticuladas como componente A proporcionaram resistência global maior do que aquela obtida pelo componente A quando as policrilamidas não são reticuladas (7-17 a 6-19); embora a última proporcione um aumento na resistência a seco em relação ao amido sozinho. A Tabela 6B demonstra a vantagem de usar poliacrilamida aniônica como componente A para aumentar a resistência a seco embora o efeito seja tipicamente menor do que aquele obtido com a poliacrilamida não iônica como componente A.
Petição 870190035027, de 12/04/2019, pág. 26/41
23/28
TABELA 6A: Efeito do peso molecular de poliacrilamida não iônica, arquitetura e sua razão em mistura com polivinilamina na Resistência a seco de cartão canelado reciclado; Folha base obtida da fábrica de papel JinXin, feita usando suprimento de cartão corrugado velho Chinês, Peso Base = 106 g/m2, calibração (6,3 mil), ExcelSize 15 = Amido de tapioca oxidado.
Exemplos Amido (g/m2) Aditivo Adição (g/m2) Dados de resistência
Mullen (kg/cm2 (lb/pol.2)) RCT (lb/6 pol.)
6-1 Sem Amido - - - 1,51 (21,5) (16,9)
6-2 2,12 - - 1,75 (24,9) 19,1
6-3 2,12 3-7 0,04 1,86 (26,5) 24,3
6-4 2,12 3-7 0,16 2,05 (29,2) 23,1
6-5 2,12 3-8 0,04 2,02 (28,8) 22,8
6-6 2,12 3-8 0,08 2,02 (28,7) 23,1
6-7 2,12 3-8 0,16 2,09 (29,7) 22,7
6-8 2,12 3-1 0,04 1,90 (27,1) 22,5
6-9 2,12 3-1 0,08 2,02 (28,7) 21,5
6-10 2,12 3-1 0,16 2,08 (29,6) 22,5
6-11 2,12 3-2 0,04 2,02 (28,8) 24,3
6-12 2,12 3-2 0,08 1,99 (28,3) 22,5
6-13 2,12 3-2 0,16 2,08 (29,6) 22,7
6-14 2,12 3-9 0,04 2,13 (30,3) 22,2
6-15 2,12 3-9 0,08 2,43 (34,5) 22,8
6-16 2,12 3-9 0,16 2,71 (34,3) 22,6
6-17 2,12 3-12 0,04 2,06 (29,3) 19,8
6-18 2,12 3-12 0,08 2,13 (30,3) 20,2
6-19 2,12 3-12 0,16 2,16 (30,7) 23,2
TABELA 6B: Efeito do peso molecular de poliacrilamida aniônica, arquitetura e sua razão em mistura com polivinilamina na Resistência a seco de cartão canelado reciclado; Folha base
Petição 870190035027, de 12/04/2019, pág. 27/41
24/28 obtida da fábrica de papel JinXin, feita usando suprimento de cartão corrugado velho chinês, Peso Base = 106 g/m2, calibração 6,3 mil, ExcelSize 15 = Amido de tapioca oxidado.
Exemplos Amido (g/m2) Aditivo Adição (g/m2) Dados de resistência
Mullen (lb/pol.2) RCT (lb/6 pol.)
6-20 2,12 2-2 0,04 2,12 (30,2) (20,0)
6-21 2,12 2-2 0,08 2,33 (33,2) 22,6
6-22 2,12 2-2 0,16 2,24 (31,8) 21,6
6-23 2,12 3-14 0,04 2,14 (30,5) 21,4
6-24 2,12 3-14 0,08 2,31 (32,8) 21,2
6-25 2,12 3-14 0,16 2,28 (32,5) 23,4
6-26 2,12 2-1 0,04 2,14 (30,5) 22,4
6-27 2,12 2-1 0,08 2,06 (29,3) 15,4
6-28 2,12 2-1 0,16 1,73 (24,6) 16,6
6-29 2,12 3-13 0,04 1,74 (24,7) 18,8
6-30 2,12 3-13 0,08 1,90 (27,0) 19,0
6-31 2,12 3-13 0,16 1,89 (26,9) 17,8
Exemplo 7 [0053] Utilizando o método de aplicação em papel descrito acima, misturas do componente A, poliacrilamida e componente B, polivinilamina foram avaliadas quanto ao efeito na resistência da folha usando folhas bases de uma fábrica norte-americana. Todas as corridas, exceto a 7-1, continham 4 g/cm2 de ExcelSize 15 na solução da prensa de colagem. No caso das folhas bases mais fortes, como aquelas usadas neste exemplo, a melhoria na resistência requer a adição de níveis mais altos de polímero e o grau de melhoria é menor do que aquele observado para a folha base mais fraca.
TABELA 7: Efeito dos aditivos baseados em acrilamida na resistência a seco de cartão canelado reciclado. Folha base obtida de Green Bay Packaging Paper, Estados Unidos, fazendo uso de Cartão Corrugado Velho Americano; Peso Base: 198 g/m2; calibração 11,5 mil; ExcelSize C155 = Amido de tapioca
Petição 870190035027, de 12/04/2019, pág. 28/41
25/28 ligeiramente catiônico e oxidado.
Exemplos Amido (g/m2) Aditivo Adição (g/m2) Dados de resistência
Mullen (lb/pol.2) RCT (lbpé/6 pol..)
7-1 Sem Amido - - 4,04 (57,5) (97,6)
7-2 4,00 - 0,00 5,04 (71,7) 114,6
7-3 4,00 3-15 0,30 5,44 (77,4) 123,6
7-4 4,00 3-15 0,60 5,14 (73,1) 124,1
7-5 4,00 3-16 0,30 4,84 (68,9) 118,9
7-6 4,00 3-16 0,60 5,22 (74,2) 121,9
7-7 4,00 3-7 0,30 5,15 (73,2) 119,2
7-8 4,00 3-17 0,30 4,95 (70,4) 122,4
7-9 4,00 3-17 0,60 5,29 (75,2) 125,6
7-10 4,00 3-18 0,30 5,31 (75,5) 121,7
7-11 4,00 3-18 0,60 5,19 (73,9) 124,1
7-12 4,00 3-19 0,30 5,24 5,19 (74,6) 118,5
7-13 4,00 3-19 0,60 5,14 (73,1) 122,2
Exemplo 8 [0054] Misturas de poliacrilamida e poli(cloreto de dialildimetil amônio) (pDADMAC) (de Ashland Incorporated, Wilmington, Delaware) ou poli(alil amina) (da SIGMA-ALDRICH, Milwaukee, Wisconsin) foram preparadas misturando-se um poliacrilamida do exemplo 1 com qualquer um dos polímeros catiônicos mencionados acima. Em um experimento típico, um pote de 118,3 ml foi carregada com 100 g de solução de poliacrilamida (PAM), seguido as adição de um solução de polímero catiônico. A mistura de polímeros foi agitada com uma barra de agitação magnética à temperatura ambiente por 1 hora.
TABELA 8: Tipo e razão de copolímeros empregados para preparar uma mistura de poliacrilamida e polímero catiônico.
Exemplo Componente A Componente B % em peso
8-1 Exemplo 1-2 p(DADMAC) 5,0
Petição 870190035027, de 12/04/2019, pág. 29/41
26/28
Exemplo Componente A Componente B % em peso
8-2 Exemplo 1-2 p(DADMAC) 10,0
8-3 Exemplo 1-2 Poli(alilamina) 5,0
8-4 Exemplo 1-2 Poli(alilamina) 10,0
Exemplo 9 [0055] Utilizando o método de aplicação em papel descrito acima, uma mistura de poliacrilamida e de vários polímeros catiônicos foi avaliada quanto ao efeito na resistência da folha usando folhas bases de uma fábrica norte-americana. Todas as corridas, exceto a 9-1, continham 4 g/m2 de ExcelSize C155 na solução da prensa de colagem. Esses exemplos demonstram a utilidade de polímeros catiônicos de custo mais baixo como componentes desta invenção. Certos exemplos mostram que altos níveis da composição de revestimento podem diminuir a resistência devido ao impacto na viscosidade do revestimento.
TABELA 9: Efeito da mistura de acrilamida com polímeros catiônicos na resistência a seco de cartão canelado reciclado. Folha base obtida de Green Bay Packaging Paper, Estados Unidos, fazendo uso de Cartão Corrugado Velho Americano; Peso Base: 198 g/m2; calibração = 0,29 mm (11,5 mil); ExcelSize 15 = Amido de tapioca oxidado.
Exemplos Amido (g/m2) Aditivo Adição (g/m2) Dados de resistência
Mullen (lb/pol.2) RCT (lbpé/6 pol..)
9-1 Sem Amido - - 4,33 (61,6) 96,5
9-2 4,00 - - 5,04 (71,7) 114,6
9-3 4,00 1-2 0,30 5,54 (78,8) 117,2
9-4 4,00 8-1 0,15 5,62 (80,0) 119,0
9-5 4,00 8-1 0,30 5,43 (77,2) 118,9
9-6 4,00 8-1 0,60 5,55 (78,9) 120,0
9-7 4,00 8-3 0,15 6,03 (85,8) 121,8
Petição 870190035027, de 12/04/2019, pág. 30/41
27/28
Exemplos Amido (g/m2) Aditivo Adição (g/m2) Dados de resistência
Mullen (lb/pol.2) RCT (lbpé/6 pol..)
9-8 4,00 8-3 0,30 5,57 (79,2) 119,4
9-9 4,00 8-3 0,60 5,75 (81,8) 124,3
9-10 4,00 8-2 0,15 5,15 (73,3) 115,4
9-11 4,00 8-2 0,30 5,62 (79,9) 116,1
9-12 4,00 8-2 0,60 5,52 (78,5) 120,5
9-13 4,00 8-4 0,15 5,52 (78,5) 114,3
9-14 4,00 8-4 0,30 5,38 (76,6) 116,9
9-15 4,00 8-4 0,60 5,36 (76,3) 120,8
Exemplo 10 [0056] Misturas de poliacrilamida e poli(cloreto de acrilamida-co-[2(acriloilóxi)etil] trimetilamônio) (Hercobond® 1200) ou poli(cloreto de acrilamida-co-ácido acrílico-co-[2--(acriloiloxi)etil]trimetilamônio) (Hercobond® 1205) (ambos da Ashland Inc., Wilmington, Delaware) foram preparados misturando-se uma poliacrilamida do exemplo 1 com qualquer um dos polímeros catiônicos mencionados acima. Em um experimento típico, uma pote de 118,3 ml foi carregada com 100 g de solução de poliacrilamida (PAM), seguido pela adição de uma solução de polímero catiônico. A mistura de polímeros foi agitada com uma barra de agitação magnética à temperatura ambiente por 1 hora.
TABELA 10: Tipo e razão de copolímeros empregados para preparar uma mistura de poliacrilamida e polímero catiônico.
Exemplo Componente A Componente B % em peso
10-1 Exemplo 1-2 Hercobond 1200 5,0
10-2 Exemplo 1-2 Hercobond 1200 10,0
10-3 Exemplo 1-2 Hercobond 1205 5,0
10-4 Exemplo 1-2 Hercobond 1205 10,0
Exemplo 11 [0057] Polímeros catiônicos com funcionalidade quaternária e polímeros anfóteros misturados com poliacrilamida conforme descrito
Petição 870190035027, de 12/04/2019, pág. 31/41
28/28 no Exemplo 10, foram avaliados quanto a performance de resistência utilizando o método de aplicação em papel descrito acima. Todas as corridas, exceto a 11-1, continham 4 g/m2 de ExcelSize 15 na solução da prensa de colagem. Esses exemplos demonstram a utilidade dos polímeros catiônicos contendo funcionalidade amina quaternária.
TABELA 11: Efeito da mistura de acrilamida com polímeros catiônicos na resistência de cartão canelado reciclado. Folha base obtida de Green Bay Packaging Paper, Estados Unidos, fazendo uso de Cartão Corrugado Velho Americano; Peso Base: 198 g/m2; calibração = 0,29 mm (11,5 mil); ExcelSize 15 = Amido de tapioca oxidado.
Exemplos Amido (g/m2) Aditivo Adição (g/m2) Dados de resistência
Mullen (lb/pol?) RCT (lbpé/6 pol.)
11-1 Sem Amido - - 4,33 (61,6) (96,5)
11-2 4,00 - - 5,04 (71,7) 114,6
11-3 4,00 3-7 0,20 5,34 (76,0) 121,3
11-4 4,00 3-7 0,40 5,17 (73,5) 122,3
11-5 4,00 10-1 0,20 5,57 (79,2) 122,0
11-6 4,00 10-1 0,40 5,22 (74,3) 123,7
11-7 4,00 10-2 0,20 5,44 (77,4) 119,8
11-8 4,00 10-2 0,40 5,51 (78,4) 123,8
11-9 4,00 10-3 0,20 5,69 (81,0) 120,9
11-10 4,00 10-3 0,40 5,43 (77,3) 124,9
11-11 4,00 10-4 0,20 5,23 (74,4) 121,1
11-12 4,00 10-4 0,40 5,54 (78,8) 121,8
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Claims (20)

1. Composição de revestimento, caracterizada pelo fato de que compreende:
componente A: poliacrilamida quase neutra, o qual é um copolímero com menos do que 5 porcento molar de funcionalidade aniônica ou menos do que 5 porcento molar de funcionalidade catiônica, componente B é: um polímero catiônico, e componente C é um: amido.
2. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o componente B é preparado a partir de monômero vinílico ou alílico possuindo funcionalidade amina.
3. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a razão do componente A para o componente B é de 99:1 a 80:20.
4. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que razão do componente A mais o componente B para amido é de 1:105 a 1:1.
5. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o componente A é preparado a partir de monômeros nos quais pelo menos um monômero é selecionado do grupo consistindo em acrilamida, metacrilamida,
N-metil(met)acrilamida,
N-etil(met)acrilamida,
N,N-dimetil(met)acrilamida e
N-isopropil(met)-acrilamida.
6. Composição de revestimento de acordo com a
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2/5 reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o componente A é preparado a partir de monômeros nos quais pelo menos um monômero é selecionado do grupo consistindo em ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico, ácido 4-estirenossulfônico, e ácido 4-vinilbenzoico e seus sais.
7. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o componente B é preparado a partir de monômeros nos quais pelo menos um monômero é selecionado do grupo consistindo em (met)acrilato de dimetilamino etila, (met)acrilato de dietilaminoetila, (met)acrilato de dimetilaminopropila, (met)acrilato de dietilaminopropila, cloreto de [2-(metacriloilóxi) etil]trimetilamônio, cloreto de [3-(acriloilóxi) propil]trimetilamônio, N,N-dimetilamino propil(met) acrilamida, dialquildialilamina, dialilamina, dialquilalilamina e alilamina.
8. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que o componente B é adicionalmente preparado a partir de pelo menos um monômero selecionado do grupo consistindo em acrilamida, (met)acrilamida, N-metil (met)acrilamida,
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3/5
N- etil (met)acrilamida, e
N-isopropil (met)acrilamida.
9. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o componente B compreende o produto hidrolisado de um polímero preparado a partir de pelo menos um monômero selecionado do grupo consistindo em
N-vinil formamida,
N-vinil acetamida e vinil N-ftalimida.
10. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o componente B compreende um polímero contendo vinilamina.
11. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o componente A é reticulado com um monômero selecionado do grupo consistindo em di(met)acrilato de etileno glicol, di(met)acrilato de dietilenoglicol, metilenobisacrilamida, metileno-bis-(met)acrilamida, etileno-bis-(met)acrilamida, e hexametileno-bis-(met)acrilamida.
12. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o componente B é reticulado com um monômero selecionado do grupo consistindo em di(met)acrilato de etileno glicol, di(met)acrilato de dietilenoglicol, metilenobisacrilamida, metileno-bis-(met)acrilamida, etileno-bis-(met)acrilamida, e hexametileno-bis-(met)acrilamida.
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4/5
13. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o peso molecular do componente A é de 30.000 a cerca de 300.000 Dáltons.
14. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o peso molecular do componente B é de 50.000 a cerca de 600.000 Dáltons.
15. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o componente C, amido é selecionado do grupo consistindo em amido de milho, amido de arroz, amido de batata, amido de trigo e amido de tapioca não modificados ou modificados.
16. Composição de revestimento de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a viscosidade da composição é de menos do que 1000 mPa^s (centipoise) em uma temperatura de 60°C.
17. Composição de revestimento de papel, caracterizada pelo fato de que compreende:
componente A: uma poliacrilamida quase neutra, o qual é um copolímero com menos do que 5 porcento molar de funcionalidade aniônica ou menos do que 5 porcento molar de funcionalidade catiônica, componente B: um polímero catiônico, componente C: amido, e sendo que o componente A é aniônico, sendo que a razão do componente A para o componente B é de 99:1 a 80:20, sendo que a razão do componente A mais componente B
Petição 870190035027, de 12/04/2019, pág. 36/41
5/5 para amido é de 1:105 a 1:1.
sendo que o componente B é preparado a partir de monômero vinílico ou alílico possuindo funcionalidade amina, sendo que o peso molecular do componente A é de 30.000 a cerca de 300.000 Dáltons, e sendo que o peso molecular do componente B é de 50.000 a cerca de 600.000 Dáltons, e sendo que a viscosidade da composição é de menos do que 1000 mPa^s (centipoise) em uma temperatura de 60°C.
18. Processo de fabricação de papel com melhor resistência a seco, caracterizado pelo fato de que compreende aplicar ao papel já formado de uma composição compreendendo:
componente A: uma poliacrilamida neutra, o qual é um copolímero com menos do que 5 porcento molar de funcionalidade aniônica ou menos do que 5 porcento molar de funcionalidade catiônica, componente B: um polímero catiônico, e componente C: amido.
19. Processo de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de que o componente B é preparado a partir de monômero vinílico ou alílico possuindo funcionalidade amina, sendo que o peso molecular do componente A é de 30.000 a cerca de 300.000 Dáltons, sendo que o peso molecular do componente B é de 50.000 a cerca de 600.000 Dáltons, e sendo que a viscosidade da composição é de menos do que 1000 mPa^s (centipoise) em uma temperatura de 60°C.
20. Processo de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o componente B compreende um polímero contendo vinilamina e no qual o componente A é aniônico.
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