BR112012014455B1 - Composição de dimensionamento de papel, método de preparação de uma composição de dimensionamento estável e método de dimensionamento de papel - Google Patents

Composição de dimensionamento de papel, método de preparação de uma composição de dimensionamento estável e método de dimensionamento de papel Download PDF

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Abstract

composição de colagem de papel. a presente invenção refere-se a uma composição de colagem de papel estável compreendendo uma dispersão do dímero de ceteno e um polímero contendo vinilamina de ph ajustado é descrita. o método de preparação da composição de colagem estável e o método de utilizar a composição de colagem estável, é também descrito.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para COMPOSIÇÃO DE DIMENSIONAMENTO DE PAPEL, MÉTODO DE PREPARAÇÃO DE UMA COMPOSIÇÃO DE DIMENSIONAMENTO ESTÁVEL E MÉTODO DE DIMENSIONAMENTO DE PAPEL. CAMPO DA INVENÇÃO [001] Esta invenção está relacionada com a melhoria do dimensionamento de papel com dispersões aquosas de dímeros de ceteno e a estabilidade da dispersão de dímero de ceteno que contém polímeros contendo vinilamina.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [002] Weisgerber (EUA 2.961.366) ensina o uso de polivinilamina para melhorar a retenção de dímeros de ceteno por fibras de papel, a retenção aumentada resultando em um maior grau de dimensionamento. Nos seus ensinamentos, Weisgerber indicou que a polivinilamina pode ser adicionada separadamente do agente de dimensionamento para a suspensão de pasta, mas o modo preferido de adição à emulsão aquosa de dímero de ceteno foi logo antes da adição do dímero de ceteno para o sistema de fabricação de papel.
[003] Como ensinado por Weisgerber, a adição de polivinilamina à emulsão aquosa de dímero de ceteno logo antes da adição da emulsão para o sistema de fabricação de papel, indica que ele não estava preocupado com a estabilidade a longo prazo da mistura. No entanto, para emulsões aquosas de dímero de alquilceteno serem comercialmente viáveis elas devem ser estáveis durante longos períodos de tempo. Emulsões aquosas de dímero de ceteno devem ser fisicamente e quimicamente estáveis. A estabilidade física se refere a viscosidade suficientemente estável de modo que as emulsões permanecem bombeáveis e diluíveis até ser adicionadas ao sistema de fabricação de papel. A estabilidade química se refere a manter o ensaio do dímero de ceteno na emulsão em um nível elevado
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2/23 até ser adicionado ao sistema de fabricação de papel.
[004] A estabilidade física de emulsões de dímero de ceteno tem sido o tema de muitas patentes. Por exemplo, Edwards, et al. (EUA 4.861.376) ensina que a combinação de pequenas quantidades de ácidos carboxílicos de baixo peso molecular com amido catiônico, lignossulfonato de sódio e sulfato de alumínio aumenta a estabilidade coloidal de dispersões de dímero de ceteno por mais de quatro semanas a 32° C. Schmid, et al. (EUA 2008/0041546 A1) também descreve composições de dimensionamento estáveis de agentes de dimensionamento reativos. As emulsões de suas invenções são estabilizadas com uma mistura de amido catiônico com um DS > / = 0,05, dispersante aniônico e um polímero linear contendo nitrogênio. Embora a estabilidade física seja demonstrada, a estabilidade química não é discutida.
[005] Dispersões estáveis estabilizadas por amido de dímero de ceteno são bem conhecidas na indústria, ver, por exemplo, EUA 4.861.376 para Edwards, et al. ou EUA 4.964.915 para Blixt, et al. Misturas simples destas dispersões estabilizadas por amido de dímero de ceteno com polivinilamina comercial resultam em produtos fisicamente instáveis que gelificam dentro de minutos. Misturas de dispersões estabilizadas por amido de dímero de ceteno e polivinilamina, que tem pH ajustado como descrito em EUA 2008/0041546 A1, são também fisicamente instáveis, solidificando na armazenagem (ver Exemplo 5 de EUA 2008/0041546 A1).
SUMÁRIO DA INVENÇÃO [006] Verificou-se que dispersões de dímero de ceteno contendo polímero que contém vinilaminas, tal como polivinilamina, são fisicamente e quimicamente estáveis por simples adição posterior de polímero contendo vinilamina a uma dispersão de dímero de ceteno com ajuste de pH adequado do polímero contendo vinilamina, podem
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3/23 ser feitas. Misturas estáveis são alcançadas usando polímero contendo vinilaminas, tal como polivinilamina, que foi ajustado a um pH abaixo de cerca de 3,3. Também descobriu-se que envelhecendo estas composições de dimensionamento por um período de tempo antes da adição ao sistema de fabricação de papel pode melhorar a eficiência da dimensionamento.
[007] Uma composição de dimensionamento de papel é descrita.
A composição compreende uma dispersão de dímero de ceteno e um polímero contendo vinilamina de pH ajustado que são estáveis e fornece eficiência de dimensionamento melhorada em que o pH do polímero contendo vinilamina de pH ajustado é inferior a 3,3.
[008] Um método de preparação de composição de dimensionamento estável é descrito. O método compreende 1) ajustar o pH de um polímero contendo vinilamina abaixo de cerca de 3,3, e 2) misturar o polímero contendo vinilamina de pH ajustado com uma dispersão de dímero de ceteno.
[009] Um método de dimensionamento de papel é descrito. O método compreende 1) ajustar o pH de um polímero contendo vinilamina abaixo de cerca de 3,3, 2) misturar o polímero contendo vinilamina de pH ajustado com a dispersão de dímero de ceteno, 3) sustentar a mistura de polímero contendo vinilamina e a dispersão de dímero de ceteno por pelo menos uma hora e 4) aplicar a mistura do polímero contendo vinilamina e dispersão de dímero de ceteno para a suspensão de pasta de polpa em um processo de fabricação de papel ou aplicada na prensa de dimensionamento.
[0010] Em uma modalidade preferida da invenção, a dispersão de dímero de ceteno é uma dispersão de dímero de ceteno estabilizada por amido.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0011] A presente invenção provê composições de
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4/23 dimensionamento de papel compreendendo dispersões de dímero de ceteno e polímero contendo vinilamina, tal como polivinilamina, que são estáveis e fornecem eficiência de dimensionamento reforçada. As composições estáveis de dimensionamento de papel contêm um polímero contendo vinilamina, um sistema dispersante e dímero de alquilceteno. Estas composições de dimensionamento são preparadas por 1) ajuste do pH do polímero abaixo de cerca de 3,3 antes da mistura com a dispersão de dímero de ceteno e então 2) mistura do polímero com uma dispersão de dímero de ceteno, e 3) opcionalmente envelhecer esta mistura antes da sua introdução para o sistema de fabricação de papel a fim de obter um desempenho ótimo de dimensionamento. Preferivelmente, a dispersão de dímero de ceteno é estabilizada por amido.
[0012] As composições de dimensionamento da presente invenção são fisicamente e quimicamente estáveis. Para os fins da presente patente, uma dispersão é dita ser fisicamente estável se a viscosidade não excede cerca de 400 cps ao longo de 4 semanas de armazenamento a 32° C.. A dispersão é dita ser quimicamente estável se a perda de ensaio não é mais do que cerca de 10% durante as mesmas 4 semanas de armazenamento a 32° C. Ensaio refere-se à quantidade de dímero de ceteno presente na formulação da emulsão inicial. O dímero de ceteno pode reagir com água ao longo do tempo para formar o que é geralmente referido como uma dicetona, o que resulta numa perda de ensaio. A dicetona não é um agente de dimensionamento eficaz, por isso, é desejável manter esta perda a um mínimo.
[0013] Exemplos de dicetonas incluem 16-hentriacontanona, dipentadecil cetona, palmitona, pentadecil cetona, 18pentatriacontanona, di-n-heptadecil cetona, diheptadecil cetona, heptadecil cetona, estearona, e misturas dos mesmos.
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5/23 [0014] Qualquer um dos dímeros de ceteno conhecidos na técnica pode ser utilizado no processo da presente invenção. Dímeros de ceteno utilizados como agentes de dimensionamento são dímeros que têm a fórmula:
R1CHC-CH-R2
I I o-c = o [0015] em que, R1 e R2 são radicais alquila, que podem ser saturados ou insaturados, possuindo de 6 a 24 átomos de carbono, de preferência mais de 10 átomos de carbono e mais preferivelmente de 14 a 16 átomos de carbono. R1 e R2 podem ser iguais ou diferentes. Estes dímeros de ceteno são bem conhecidos, por exemplo, da Patente dos EUA 2.785.067, cuja descrição está aqui incorporada por referência.
[0016] Dímeros de ceteno adequados incluem dímero de decil, dodecil, tetradecil, hexadecil, octadecil, eicosil, docosil, tetracosil ceteno, bem como dímeros de ceteno preparados a partir de ácido palmitoleico, ácido oleico, ácido ricinoleico, ácido linoleico, ácido miristoleico, ácido isoesteárico e eleosteárico. O dímero de ceteno pode ser uma única espécie ou pode conter uma mistura de espécies. Os dímeros de ceteno mais preferidos são dímeros de alquil-ceteno preparados a partir de ácidos graxos naturais de C12 - C22 lineares saturados, ácido oleico, ácido isoesteárico, ou misturas dos mesmos.
[0017] Dímeros de ceteno adequados utilizados como agentes de dimensionamento são também conhecidos como: 4-heptadecilideno-3hexadecil-2-0xetanona; ácido 2-hexadecil-3-hidroxi-3-Eicosenoico, βlactona (6CI); dímero Cetilceteno; dímero Hexadecilceteno; dímero Palmitilceteno; 4-heptadecilideno-3-tetradecil-2-0xetanona; 3hexadecil-4-pentadecilideno-2-Oxetanona; 4-pentadecilideno-3tetradecil-2-0xetanona; dímero Miristilceteno; dímero Tetradecilceteno; 4-(15-metilexadecilideno)-3-(14-metilpentadecil)-2-Oxetanona; dímero
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6/23
Isoestearílico; 4-(8Z)-8-heptadecen-l-ilideno-3-(7Z)-7-hexadecen-1-il-2Oxetanona ; 4-(8-heptadecenilideno)-3-(7-hexadecenil)-2-Oxetanona; 4-(8Z)-8-heptadeceni lideno-3-(7Z)-7-hexadeceni l-2-0xetano na (9CI);
dímero ceteno oleico, e misturas dos mesmos.
[0018] Dispersões estabilizadas por amido de dímeros de ceteno são bem conhecidas na técnica. Tais dispersões compreendem um amido catiônico, um dispersante aniônico e podem conter algum nível de sulfato de alumínio ou de um sal de polialumínio. O amido catiônico é qualquer amido solúvel em água carregando suficientes grupos amino catiônicos para processar o amido carregado positivamente na solução. O grau de substituição é de preferência inferior a 0,05 e mais preferivelmente menos do que 0,048 e maior do que 0,042. Os amidos preferidos são amidos de milho ceroso catiônicos com grupos amino quaternários como a fonte da carga, tais como Stalok 169 (vendido po r Tate & Lile). Dispersantes aniônicos adequados incluem lignossulfonatos, poli-naftaleno sulfonatos e polímeros de estireno que contêm sulfonatos. Lignossulfonato de sódio é o preferido. Exemplos de tais dispersões podem ser encontrados na Patente dos EUA No. 4.964.915 de Blixt, et al, Patente dos EUA No. 4.861.376 de Edwards, et al., e Patente dos EUA No. 3.223.544 de Savina, cujas descrições estão aqui incorporadas por referência, bem como as referências contidas nestes documentos.
[0019] O pH da emulsão de dímero de ceteno estabilizada por amido usada na presente invenção é, de preferência abaixo de 5,0, mais preferivelmente abaixo de 4,5 e mais preferivelmente 4,3 ou inferior.
[0020] Tecnicamente, o termo emulsão se refere a um sistema de duas fases com gotículas de líquido num meio líquido contínuo, e o termo dispersão se refere a um sistema de duas fases com partículas sólidas em um meio líquido contínuo. O estado físico do dímero de
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7/23 alquil-ceteno é dependente da temperatura do sistema e os ácidos graxos utilizados para preparar o dimero de ceteno; o dímero de alquilceteno em agentes de dimensionamento comerciais pode ser líquido ou sólido. Como resultado, os dois termos são usados alternadamente quando se refere a agentes comerciais de dimensionamento na indústria e esta patente.
[0021] Estas emulsões podem incluir outros aditivos comuns para as emulsões de dimensionamento, tais como biocidas, antiespumantes, etc.
[0022] O termo polímeros que contêm vinilamina, é entendido significar homopolímeros de vinilamina (por exemplo, polivinilamina ou polivinilformamida totalmente hidrolisada), copolímeros de vinilamina com outros comonômeros e polivinilformamida parcialmente hidrolisada, copolímeros de vinilformamida parcialmente hidrolisados, terpolímeros de vinilamina e homo e copolímeros de vinilamina fabricados de acordo com a modificação de Hofmann de polímeros de acrilamida. Exemplos de tais polímeros podem ser encontrados na Patente dos EUA No. 6.159.340 de Niessner, et al.
[0023] O polímero contendo vinilamina usado nos processos da presente invenção é de preferência selecionado do grupo consistindo de homopolímero de vinilamina (isto é, polivinilamina), copolímeros de vinilamina, terpolímeros de vinilamina, ho mo e copolímeros de vinilamina fabricados conforma a modificação de Hofmann de polímeros de acrilamida ou polímeros contendo vinilamina quimicamente modificados após a polimerização. O polímero contendo vinilamina utilizado nos processos da presente invenção é mais preferivelmente polivinilamina.
[0024] O peso molecular dos polímeros da presente invenção é importante para a sua utilização como um aditivo de fabricação de papel. Se o peso molecular é muito baixo, o polímero pode ter
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8/23 retenção pobre em fibra de celulose. Se o peso molecular é muito alto, o polímero tende a coagular antes da ligação com a fibra, o que reduz a eficácia do polímero. O peso molecular (Mw) dos polímeros contendo vinilamina utilizados para preparar a presente invenção está na faixa de desde 4000; 10.000; 20.000; 50.000; 75.000; 100.000;
150.000; ou 200.000 a 400.000; 450.000; 500.000; 600.000; 700.000; 800.000 ; ou 1.000.000; de preferência de 4.000 a 1.000.000 de
Daltons, mais preferivelmente desde 10.000 a 1.000.000 de Daltons, mais preferivelmente na faixa de desde 20.000 a 800.000 Daltons, mais preferivelmente na faixa de desde 50.000 a 700.000 Daltons, mais preferivelmente na faixa a partir de 75.000 a 600.000 Daltons, mais preferivelmente na faixa a partir de 100.000 a 500.000 Daltons, mais preferivelmente na faixa a partir de 150.000 a 450.000 daltons, e mais preferivelmente na faixa a partir de 200.000 a 400.000 Daltons. [0025] O polímero contendo vinilamina utilizado nos processos da presente invenção podem ser um polivinilformamida totalmente ou parcialmente hidrolisado. O percentual de hidrólise de polivinilformamida, por exemplo, para gerar os polímeros que contêm vinilamina utilizados para preparar a presente invenção está na faixa de desde 10, 20, 30, 40, ou 50 a 60, 70, 80, 90, ou 100, de preferência 30 a 100%, mais preferivelmente de 40 a 100%, mais preferivelmente na faixa de 50 a 100%, mais preferivelmente na faixa de desde 60 a 100%, mais preferivelmente na faixa de 70 a 100%, mais preferivelmente na faixa de desde 80 a 100, mais preferivelmente na faixa de desde 90 a 100%.
[0026] Em adição às porções de amina primária, copolímeros de polivinilformamida e vinilamina parcialmente hidrolisados tipicamente compreendem grupos funcionais amidina distribuídos aleatoriamente. O nível de funcionalidade amidina é dependente das condições de hidrólise, tais como tempo, temperatura, quantidade de soda cáustica,
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9/23 e outros fatores.
[0027] Para preparar as composições de dimensionamerrto da presente invenção, o pH do polímero contendo vinilamina, como polivinilamina, deve primeiro ser ajustado a um pH estável abaixo de cerca de 3,3. Um pH abaixo de 3,0 é preferido, mais preferivelmente abaixo de 2,5 e um pH entre 2,1 e 2,5 é o mais preferido. O polímero contendo vinilamina de pH ajustado deve ser uma solução límpida, homogênea. O ajuste do pH pode ser feito usando ácidos minerais ou orgânicos. O ácido preferido para este ajuste de pH é o ácido clorídrico, o que resulta em soluções homogêneas claras, no pH alvo. O uso de ácido sulfúrico, por exemplo, resulta em uma solução heterogênea de polivinilamina que não é utilizável. Ácidos orgânicos (por exemplo, ácido fórmico) podem também ser utilizados. Outros ácidos comercialmente disponíveis incluem ácido metilsulfônico, ácido bromídrico, ácido fosfórico e ácido nítrico.
[0028] O polímero com pH ajustado é adicionado à dispersão de dímero de alquilceteno com boa agitação a um nível que atinge o desempenho de dimensionamento desejado. Níveis de 0,5% a 100% de polímero, com base no dímero de alquilceteno, podem ser usados. Níveis de 5% a 50% de polímero, com base no dímero de alquilceteno, são os preferidos. Níveis mais elevados de polímero fornecem níveis mais elevados de desenvolvimento de dimensionamento. O pH da emulsão final deve ser inferior a cerca de pH 3.
[0029] As composições de dimensionamento da presente invenção podem ser utilizadas imediatamente, mas descobriu-se que para um desempenho de dimensionamento ótimo as misturas podem ser mantidas ou envelhecidas durante várias horas antes de utilizar. O envelhecimento das composições de dimensionamento aumenta significativamente a quantidade de dimensionamento desenvolvida com uma determinada quantidade de dímero de alquilceteno e
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10/23 polímero, aumentando significativamente a eficiência de dimensionamento. Um tempo mínimo de retenção, para envelhecer a composição, de uma hora é preferido ou três horas é mais preferido. Preferivelmente, o tempo de retenção é de cerca de 3 horas a cerca de 8 horas. A composição pode ser retida por mais do que 8 horas. Tempo de retenção superior a 8 horas não adiciona a qualquer aumento significativo no desempenho.
[0030] Os agentes de dimensionamento, preparados por esta invenção podem ser utilizados em dimensionamento interna em que as dispersões de dimensionamento são adicionadas à pasta de polpa na extremidade úmida do processo de fabricação de papel, ou dimensionamento de superfície em que as dispersões de dimensionamento são aplicadas na prensa de dimensionamento ou revestidor. Esta invenção pode também ser utilizada em uma ou ambas as partes de um sistema de dimensionamento em duas partes. Por exemplo, uma parte pode ser misturada internamente com a polpa de madeira e uma segunda parte aplicada na prensa de dimensionamento, uma prática comum na fabricação de papel.
[0031] A quantidade de agente de dimensionamento, adicionada ao estoque ou aplicada como um dimensionamento de superfície é de cerca de 0,005 a 5% em peso, de agente de dimensionamento reativo, com base no teor de matéria seca do estoque, isto é, fibras e enchimento opcionais, e de preferência de 0,01 a 1% em peso. A dosagem é principalmente dependente da qualidade da polpa ou de papel a ser colado, o composto de dimensionamento usado e do nível de dimensionamento desejado.
[0032] Produtos químicos convencionalmente adicionados ao estoque em papel ou cartão de produção, tais como auxiliares de processamento (por exemplo, auxiliares de retenção, auxiliares de drenagem, aditivos de controle de contaminantes, etc) ou outros
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11/23 aditivos funcionais (por exemplo, aditivos de resistência úmidos ou secos, corantes, agentes de branqueamento óticos, etc) podem ser usados em combinação com agentes de dimensionamento da presente invenção.
EXEMPLOS [0033] Os exemplos seguintes são dados com o propósito de ilustrar a presente invenção. Todas as partes e percentagens são em peso salvo indicação em contrário.
[0034] Nos exemplos seguintes, as avaliações de dimensionamento foram feitas usando uma máquina de papel em escala piloto concebida para simular uma Fourdrinier comercial, incluindo a preparação, refinação e armazenamento do material. O material foi alimentado por gravidade a partir do peito da máquina para um tanque de nível de estoque constante. A partir daí o material foi bombeado para uma série de misturadores em linha quando os aditivos finais úmidos foram adicionados, em seguida, para a bomba de ventoinha primária.
[0035] O estoque foi diluído com água clara na bomba de ventoinha para cerca de 0,2% de sólidos. Adições posteriores de produtos químicos poderiam ser feitas para o estoque de entrada ou saída da bomba de ventoinha. O material foi bombeado da bomba de ventoinha principal para uma bomba de ventoinha secundária, onde adições de produtos químicos podem ser feitas para o estoque de entrada, em seguida, para um espalhador de fluxo e para o corte, onde foi depositado sobre a esteira Fourdrinier de 12 polegadas de largura. Imediatamente após a sua deposição sobre a esteira, a folha foi desidratada à vácuo por meio de três caixas de vácuo; a consistência da tela era normalmente de 14-15%.
[0036] A folha molhada foi transferida da tela para um feltro de pick-up úmido acionado a motor. Neste ponto, a água foi removida da
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12/23 folha e do feltro por caixas de vácuo operadas a partir de uma bomba de vácuo. A folha foi posteriormente desidratada em uma prensa de feltro único e deixa a seção de prensa com 38% -40 de sólidos.
[0037] As avaliações foram realizadas em uma massa de papelão reciclado simulado, utilizando uma mistura de meio reciclado (80%) e papel de jornal velho (20%) com um Canadian Standard Freeness de 350 cc com lignossulfonato de sódio 2,75%, adicionado para simular lixo aniônico. A dureza e alcalinidade foram 126 ppm e 200 ppm, respectivamente. Níveis de adição de todos os aditivos são dadas em percentagem em peso com base no peso seco da fibra. Amido de milho dentado catiônico 0,3% (Sta-Lok 300, a Tate & Lyle) foi adicionado ao material espesso antes da adição do agente de dimensionamento. Nenhuns outros aditivos finais úmidos foram utilizados. A temperatura do material foi mantida a 55 ° C. O pH da caixa de entrada foi controlado para 7,5 com produto cáustico.
[0038] Uma folha de 171 g / m2 (resma de 105 lb/3000 pés2) foi formada e secou sobre sete latas de secador à umidade de 7% (o secador pode chegar a temperaturas a 90 ° C) e passou através de uma única linha de contato de uma montagem de 5 linhas (nip), 6 rolos de calandra. Dimensionamento HST e Cobb foram medidas no papelão naturalmente envelhecido numa sala CT (50% RH, 25 ° C) durante um mínimo de 7 dias.
[0039] Emulsão AKD: agente de dimensionamento Hereon ® 100, uma emulsão estabilizada por amido catiônico de dímero de alquilceteno (Hercules Incorporated, Wilmington DE). A especificação do pH para este produto é de 2:1 - 4,2.
[0040] Polivinilamina 1: polímero catiônico que foi obtido por hidrólise de poli-N-vinilformamida com um grau nominalmente 100% de hidrólise. O polímero contém funcionalidade vinilamina, amidina e vinilformamida. Disponível na Hercules Incorporated como Hercobond®
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6363 (Hercules Incorporated, Wilmington, DE).
[0041] Polivinilamina 2: polímero catiônico que foi obtido por hidrólise de poli-N-vinilformamida com um grau nominalmente 50% de hidrólise. O polímero contém funcionalidade amidina, vinilamina e vinilformamida. Disponível na Hercules Incorporated como Hercobond® 6350 (Hercules Incorporated, Wilmington DE).
Exemplo 1: Ajuste do pH do polímero para pH baixo fornece misturas estáveis ajuste do pH da resina polivinilamina:
[0042] HCl a 35% foi adicionado lentamente a polivinilamina 1 com boa agitação. O pH foi monitorado à medida que o HCl foi adicionado. A quantidade de HCl foi ajustada conforme necessário para atingir o alvo de pH desejado. O pH foi reverificado depois de várias horas para garantir que o pH manteve-se estável. Foi ajustado por adição de ácido adicional ou mais polímeros, como necessário, para atingir o pH alvo.
Preparação da mistura:
[0043] A polivinilamina de pH ajustado foi lentamente adicionada à emulsão AKD amido-estabilizado, enquanto se agitava. Uma quantidade polivinilamina de pH ajustado suficiente para proporcionar polímero 12,5% com base no dímero de alquilceteno foi adicionado.
[0044] A estabilidade física e química destas misturas foi determinada log que feitas e após envelhecimento durante 2 e 4 semanas, em um forno a 32 ° C. A viscosidade foi usada como uma medida da estabilidade física. A viscosidade foi medida com um viscosímetro de Brookfield a 60 rpm, utilizando o eixo apropriado. A estabilidade química foi determinada utilizando um método de IV para determinar o nível de dímero de ceteno ativo nas emulsões.
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Tabela 1. Impacto de pH de polímero sobre a estabilidade física e química da composição de dimensionamento, utilizando ácido clorídrico para ajustar o pH.
pH de PVAm Ajustado Estabilidade Física Estabilidade química
Viscosidade Brookfield,60 rpm Ensaio de dímero Perda de ensaio, %
Como feito (cps) 2 semanas a 32C (cps) 4 semanas a 32C (cps) Como feito % em peso 2 semanas a 32C % em peso 4 semanas a 32C % em peso
2.1 96 130 118 10.4 10 9.6 8%
2.5 76 108 96 10.2 9.6 9.4 8%
2.9 124 169 176 10.4 '10.0 9.5 9%
3.3 260 448 388 10.6 9.8 9.4 11%
3.7 375 522 582;algum gel 10.7 9.80 9.0 10%
5.0 312 gelificado gelificado 10.9 8.80 -- 19%
Não ajustado gelificado -- -- -- -- -- --
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15/23 [0045] Claramente, a um pH de 3,3 e acima, as emulsões que contêm resina de PVAm (polivinilamina) aumentaram em viscosidade e perderam estabilidade física. A um pH de 5, a estabilidade química era pobre. É preferido que o PVAm seja ajustado para abaixo de 3,0 antes da combinação com o dímero de ceteno.
Exemplo 2: Ácidos orgânicos podem também ser usados para ajustar o pH.
[0046] O ajuste do pH da resina e preparação das misturas foi a mesma que para o Exemplo 1, substituindo o ácido fórmico por ácido clorídrico.
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Tabela 2. Impacto de pH de polímero sobre a estabilidade física e química da composição de dimensionamento, usando ácido fórmico para ajuste do pH.
pH de PVAm após ajuste Estabilidade física Estabildia de química
Viscosidade Brookfield, 60 rpm Ensaio de dímero Perda do ensaio, %
Como feito (cps) 2 semanas a 32C (cps) 4 semanas a 32C (cps) as made % em peso 2 semanas a 32C % em peso 4 semanas a 32C % em peso
3.8 14B 347 Semigelificado 10.1 9.5 9.0 11%
2.1 76 B4 85 10.6 9.8 9.6 9%
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17/23 [0047] Tal como com o ácido clorídrico, o ajuste do pH para um pH baixo, proveu a estabilidade física.
[0048] Foi feita uma tentativa para ajustar o pH da resina de PVAm com ácido sulfúrico, mas a resina tornou-se uma massa inutilizável, heterogênea, viscosa abaixo de um pH de cerca de 5.
Exemplo 3: o desempenho da dimensionamento para a composição de dimensionamento da presente invenção é muito superior à misturas feitas por mistura da resina com o agente de dimensionamento no ponto de adição;
[0049] Uma composição de dimensionamento preparada como descrito no Exemplo 1 usando polivinilamina 1 ajustada a pH de 2,1. Este dimensionamento foi avaliado numa máquina de papel piloto, como descrito acima, após envelhecimento durante 1 hora, 5 horas e 24 horas. Foi comparado com agente de dimensionamento Hercon 100 sem polímero, e com o polímero adicionado no ponto de adição (T'd no ponto de adição) na mesma proporção de dímero de alquilceteno utilizado nas composições de dimensionamento (12,5% com base no dímero). A dimensionamento foi medida utilizando o teste de dimensionamento Hercules (método Tappi T 530) e o teste de Cobb (método Tappi T 441). No teste de dimensionamento Hercules números mais elevados (tempos mais longos de penetração) indicam um melhor desempenho de dimensionamento. No teste de Cobb, os números mais baixos (menos absorção de água) indicam um melhor desempenho de dimensionamento. Os resultados estão apresentados na tabela 3.
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Tabela 3. Envelhecimento das composições de dimensionamento da presente invenção aumenta significativamente a eficiência da dimensionamento.
HST 20% de tinta FA teste de COBB Água
5 Reps 80% REFL. 2 Reps 2 min de saturação
DIMER Segundos g/sq m
Addn, % Média Desvio padrão Média Desvio padrão
No PVAm 0,100 3 321 3,54
No PVAm 0,200 12 161 7,07
No PVAm 0,300 39 1,48 66 2,83
PVAm T'd de addn pt 0,050 2 332 3,54
PVAm T'd de addn pt 0,150 22 1,41 74 1,41
PVAm T'd de addn pt 0,250 165 8,00 35 0,71
Exemplo 1: envelhecido 1 hora 0,050 4 288 4,95
Exemplo 1: envelhecido 1 hora 0,150 60 2,77 34 0,00
Exemplo 1: envelhecido 1 hora 0,250 276 14,30 31 0,00
Exemplo 1: envelhecido 5 hora 0,050 5 269 9,90
Exemplo 1: envelhecido 5 hora 0,150 83 0,58 35 2,12
Exemplo 1: envelhecido 5 hora 0,250 379 19,60 30 0,00
Exemplo 1: envelhecido 24 hora 0,050 5 273 3,54
Exemplo 1: envelhecido 24 hora 0,150 84 2,30 33 0,00
Exemplo 1: envelhecido 24 hora 0,250 383 13,15 30 0,71
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19/23 [0050] Este exemplo demonstra o desempenho de dimensionamento melhorado das composições de dimensionamento da presente invenção. Como ensinado por Weisgerber, a adição de PVAm a uma emulsão de AKD melhora a performance do dimensionamento; comparar 'sem PVAm' a 'PVAm T'd no ponto de adição'. No entanto, com composições de dimensionamento envelhecidas da presente invenção, é possível desenvolver um nível ainda maior de dimensionamento com as mesmas quantidades de dímero de alquilceteno e polímero; comparar 'PVAm T'd no ponto de adição' a qualquer um dos conjuntos de dados do 'Exemplo 1'.
Exemplo 4: Uma composição de dimensionamento foi preparada usando polivinilamina 2, como descrito no Exemplo 1, ajustando o pH da polivinilamina para 2,1. Este produto, referido como exemplo 4, foi comparado com o Exemplo 1 na máquina de papel piloto, como descrito acima, após a composição de dimensionamento ter envelhecido durante vários dias. Os resultados estão resumidos na tabela 4.
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Tabela 4. Polivinilamina com um nível mais baixo de hidrólise também pode ser utilizada nas composições de dimensionamento da presente invenção.
HST teste de COBB
5 Reps 2 Reps
20% de tinta FA/80% de refletância 2min/Água
DIMER Segundos g/sq m
Addn, % Média Desvio padrão Média Desvio padrão
No PVAm 0,1 5 0,00 257,0 5,66
No PVAm 0,2 15 0,84 129,5 0,71
No PVAm 0,3 49 3,29 61,5 2,12
Exemplo 4 0,05 5 0,00 198,0 8,49
Exemplo 4 0,15 74 4,51 37,0 2,83
Exemplo 4 0,25 345 11,90 29,0 1,41
Exemplo 1 0,05 6 0,00 137,5 2,12
Exemplo 1 0,15 118 6,89 30,0 0,00
Exemplo 1 0,25 390 34,15 26,5 0,71
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21/23 [0051] Ambas as polivinilaminas resultaram em uma melhoria substancial no dimensionamento, como refletido em ambos, números de dimensionamento HST mais altos e números de Cobb mais baixos. Exemplo 5. Variando proporções de dímero em relação a polivinilamina [0052] As composições de dimensionamento foram preparadas como no Exemplo 1 variando a proporção de polivinilamina para o dímero. Em todos os casos a polivinilamina 1 ajustada para pH 2,1 com ácido clorídrico foi usada. Estas composições de dimensionamento foram avaliadas na máquina de papel piloto como descrito acima. Os resultados dos testes de dimensionamento na placa preparada estão listados na Tabela 5.
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Tabela 5. Aumentando a quantidade de resina de polivinilamina melhora o desempenho de dimensionamento.
HST Teste COBB
20% de tinta FA 2 min de saturação
80% de refletância Água
% PVAm Segundos g/sq m
Baseado em dímero % Dimer Média Desvio padrão Média Desvio padrão
0 0,100 8 1 236 4,95
0,200 39 2 79 3,54
0,300 133 3 41 0,71
5 0,050 10 1 158 39,60
0,150 128 6 33 1,41
0,250 831 10 32 1,41
10 0,050 7 0 240 2,12
0,150 152 5 35 2,12
0,250 96 45 27 0,00
19 0,050 7 0 220 2,83
0,150 172 4 34 1,41
0,250 1608 147 31 2,83
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23/23 [0053] Como é demonstrado com estes dados, aumentando a quantidade de polivinilamina na mistura melhora o desempenho de dimensionamento, mas aumentos significativos são observados em níveis bastante baixos de polímero.
Exemplo 6:
[0054] Uma composição de dimensionamento foi preparada como descrito no Exemplo 1 usando polivinilamina 1 ajustada a pH 2,1. Esta composição de dimensionamento foi avaliada numa máquina de papel comercial após envelhecimento durante cerca de 1 semana. Ela foi comparada com agente de dimensionamento Hercon 118, que é uma emulsão promovida de dímero de alquilceteno (Hercules Incorporated, Wilmington DE). A dimensionamento foi medida utilizando o teste de Cobb. Os resultados estão apresentados na Tabela 6. A composição de dimensionamento da presente invenção foi capaz de cumprir os objetivos de dimensionamento em um nível de adição de 24% inferior à do produto histórico.
Tabela 6. Avaliações comerciais demonstram melhorias na eficiência.
Taxa de adição de AKD, % 2 min Cobb, media de g/sq m 30 min Cobb, media de g/sq m Melh oria %
Grau: 42# forro do topo branco
Hercon 118 0,175 43 107
Exemplo 6 0,133 46 113 24,1
[0055] Este exemplo mostra que a quantidade de dimensionamento usada para o material inventivo é cerca de 24% inferior à do material comercial, enquanto mantém nível normal para os resultados de Cobb.

Claims (15)

REIVINDICAÇÕES
1) ajuste do pH de um polímero contendo vinilamina abaixo de e 3,3,
1) ajuste do pH de um polímero contendo vinilamina abaixo de 3,3, e
1. Composição de dimensionamento de papel, caracterizada pelo fato de que compreende:
a) dispersão de dímero de ceteno, e
b) um polímero contendo vinilamina de pH ajustado, em que o pH do polímero contendo vinilamina de pH ajustado é inferior a 3,3, e em que a composição de dimensionamento de papel é estável e provê eficiência de dimensionamento melhorada.
2) mistura do polímero contendo vinilamina de pH ajustado com uma dispersão de dímero de ceteno,
2/3 pelo fato de que o pH do polímero contendo vinilamina é ajustado para abaixo de 3,0, ou menos de 2,5, ou entre 2,1 e 2,5.
2) mistura do polímero contendo vinilamina de pH ajustado com uma dispersão de dímero de ceteno.
2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o pH do polímero contendo vinilamina de pH ajustado é inferior a 3,0, ou menor de 2,5, ou entre 2,1 a 2,5.
3/3 dispersão de dímero de ceteno como definida na reivindicação 1 para a suspensão de pasta ou na prensa de dimensionamento.
3) retenção da mistura de polímero contendo o vinilamina e a dispersão de dímero de ceteno, pelo menos, uma hora,
3. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a dispersão de dímero de ceteno é uma dispersão de dímero de ceteno estabilizada por amido.
4) aplicação da mistura de polímero contendo vinilamina e a
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4. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o ácido utilizado para ajustar o pH do polímero contendo vinilamina de pH ajustado compreende ácido clorídrico.
5. Método de preparação de uma composição de dimensionamento estável como definida na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende:
6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a mistura de um polímero contendo vinilamina e dímero de ceteno é envelhecida durante pelo menos uma hora antes do uso, ou pelo menos três horas antes da utilização.
7. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado
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8. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o dímero de ceteno é um dímero de alquilceteno, em que o dímero de alquilceteno é preparado a partir do grupo consistindo em ácidos graxos naturais C12-C22 lineares saturados, ácido oleico, ácido isoesteárico, ou misturas dos mesmos.
9. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o polímero contendo vinilamina compreende polivinilformamida totalmente ou parcialmente hidrolisada.
10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a polivinilformamida totalmente ou parcialmente hidrolisada é de 80 a 100% hidrolisada.
11. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a polivinilformamida totalmente ou parcialmente hidrolisada é de 90 a 100% hidrolisada.
12. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o polímero contendo vinilamina compreende polivinilamina.
13. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a dispersão de dímero é amido estabilizada.
14. Método de dimensionamento de papel, caracterizado pelo fato de que compreende:
15. Método de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o pH do polímero contendo vinilamina é ajustado 5 para menos de 2,5.
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