BR112012015966B1 - Processo para realçar resistência seca de papel por tratamento com polímeros contendo vinilamina e polímeros contendo acrilamida - Google Patents
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Abstract
processo para realçar resistência seca de papel por tratamento com polímeros contendo vinilamina e polímeros contendo acrilamida. a presente descrição refere-se a um processo que é descrito para a produção de papel com resistência seca realçada compreendendo adicionar à extremidade úmida de uma máquina de papel, (a) um polímero de solução aquosa contendo vinilamina tendo um peso molecular de 75.000 dáltons a 750.000 dpaltons e (b) um polímero de solução aquosa contendo acrilamida catiônico ou anfotérico tendo um peso molecular de 75.000 dáltrons a 1.500.000 dáltons, em que a soma dos monômeros catiônico e aniônico compreende pelo menos 5% em uma base molar da composição do polímero contendo acrilamida.
Description
PROCESSO PARA REALÇAR RESITÊNCIA SECA DE PAPEL POR TRATAMENTO COM POLÍMEROS CONTENDO VINILAMINA E POLÍMEROS CONTENDO ACRILAMIDA
CAMPO DA INVENÇÃO [0001] A presente invenção refere-se a resistência seca realçada em papel usando um processo de tratar uma suspensão de polpa com uma combinação de um polímero contendo vinilamina e um polímero contendo acrilamida catiônico ou anfotérico. ANTECEDENTE DA INVENÇÃO [0002] A indústria de fabricação de papel está constantemente buscando novos aditivos sintéticos para melhorar a resistência seca de produtos de papel. Resistência seca melhorada pode produzir um produto de desempenho mais alto, porém da mesma forma pode permitir o fabricante de papel usar menos fibra celulósica para obter um alvo de desempenho particular. Além disso, o uso aumentado de fibra reciclada resulta em uma folha mais fraca, forçando o fabricante de papel a aumentar peso de base da folha ou empregar aditivos de resistência sintéticos. As opções que são conhecidas têm várias limitações econômicas e técnicas. Por exemplo, de acordo com Patente de US No. 6.939.443, o uso de combinações de resinas de poliamidaepicloroidrina (PAE) com aditivos de poliacrilamida aniônica com densidades de carga específicas e pesos moleculares podem realçar a resistência seca de um produto de papel. Entretanto, estas combinações podem da mesma forma elevar a resistência úmida do papel resultante ao ponto que papel despedaçado de repolpagem é extremamente difícil e ineficiente.
[0003] Polímeros de acrilamida ou copolímeros incorporando acrilamida e um monômero tal como cloreto de dialildimetilamônio, quando tratado com um composto de dialdeído tal como glioxal, são amplamente conhecidos por resultar em resinas que podem da mesma forma realçar a resistência seca de papel significativamente, porém tem propriedades de resistência úmida permanentes muito limitadas, permitindo o fabricante de papel a facilmente despedaçar papel de repolpagem. Entretanto, estas resinas da mesma forma têm as limitações. Estes aditivos têm uma vida de prateleira muito curta devido à instabilidade de viscosidade, ou são transportados em teor de
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2/28 sólidos ativos muito baixos. Além disso, quando adicionado nas quantidades maiores, o desempenho de tais polímeros contendo acrilamida modificados por dialdeído tende a alcançar um patamar, tornando um produto de alto desempenho difícil de fabricar. [0004] Resinas de polivinilamina tornaram-se populares na indústria de fabricação de papel não apenas porque elas dotam uma folha com resistência seca realçada, porém da mesma forma por causa de sua fácil manipulação e aplicação bem como a retenção aumentada e drenagem que elas proporcionam a máquina de papel. Entretanto, quando adicionadas em quantidades ainda crescentes, elas têm o efeito negativo de super flocular a folha por causa da carga catiônica pesada este transporte de resina. Super floculação resulta em um produto pobremente formado, acabado mais fraco.
[0005] Outras invenções buscaram aumentar os efeitos positivos de polivinilamina. De acordo com Patente US No. 6.824.650 e Patente Européia No. 1.579.071, a combinação de polivinilamina com resinas de poliacrilamida glioxaladas em uma suspensão de polpa resulta em resistência seca de produto realçada. Entretanto, as desvantagens mencionadas acima de poliacrilamidas glioxaladas, isto é baixos sólidos ativos do produto e estabilidade de viscosidade limitada do produto, estão claramente em jogo.
[0006] Patente US No. 6.132.558 descreve um sistema de fabricação de papel em que uma suspensão de polpa é tratada primeiro com um polímero altamente catiônico, incluindo polímeros contendo vinilamina, de massa molar de 5.000 a 3.000.000 de Dáltons, e subsequentemente com um segundo polímero contendo acrilamida catiônico de massa molar de mais do que 4.000.000 de Dáltons, submetida a um estágio de cisalhamento, em seguida tratada com agente de floculação inorgânico finamente dividido, tal como bentonita, sílica coloidal, ou argila.
[0007] Publicação de Patente US 2008/0000601 descreve um processo de fabricação de papel onde a suspensão de polpa é tratada com um polímero, incluindo polímeros contendo vinilamina, de massa molar de mais do que 1.000.000 de Dáltons, bem como um segundo polímero, incluindo polímeros contendo acrilamida catiônicos, com uma massa molar de mais do que 2.500.000 de Dáltons, tudo na ausência de
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3/28 agentes de floculação inorgânicos finamente divididos.
[0008] Patente US No. 6.746.542 descreve um método de fabricação de papel em que uma suspensão de polpa é tratada com amido que foi modificado em uma temperatura acima da temperatura de gelatinização de amido com um polímero altamente catiônico, incluindo polímeros contendo vinilamina, de massa molar de menos do que 1.000.000 Dáltons. A suspensão de polpa é subsequentemente tratada com um segundo polímero, incluindo polímeros contendo acrilamida catiônicos, com uma massa molar de mais do que 1.000.000 Dáltons.
[0009] Publicação de Patente US 2008/0196852 descreve um sistema de ajuda de retenção para fabricação de papel que compreende pelo menos um polímero, incluindo polímeros contendo vinilamina, pelo menos um polímero linear, aniônico de massa molar de mais do que 1.000.000 de Dáltons, e pelo menos um polímero de particulado, aniônico, reticulado, orgânico.
[0010] Combinação de polímeros contendo vinilamina com polímeros contendo acrilamida pode ser igualmente os meios mais simples e mais eficazes para produzir um produto de papel de alto desempenho enquanto mantendo produtividade de máquina de papel e papel despedaçado de repolpagem. Entretanto, exemplos da técnica anterior que podem incluir estes polímeros têm desvantagens significantes. Por exemplo, exemplos prévios podem requerer aparatos de dosagem especiais, etapas adicionais por tratar amido antes da adição à suspensão de polpa, ou polímeros de massa molar alta que podem resultar em super floculação da suspensão de polpa quando adicionado em quantidades suficientes para afetar resistência seca. BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO [0011] Tratamento de uma suspensão de polpa com um polímero de solução aquosa contendo vinilamina em combinação com um polímero de solução aquosa contendo acrilamida catiônicos ou anfotéricos resulta em papel com resistência seca aumentada.
[0012] Esta combinação é muito eficaz quando o teor de sólidos de polímero ativo do polímero de solução aquosa contendo acrilamida varia de 5% a 50%, em peso, e o teor da soma dos monômeros catiônicos e aniônicos nos polímeros contendo
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4/28 acrilamida varia de 5% a 50% em uma base molar do teor de monômero total, e o peso molecular dos polímeros contendo acrilamida varia de 75.000 Dáltons a 1.500.000 Dáltons.
[0013] O polímero contendo vinilamina é muito eficaz quando contém pelo menos 50% em uma base molar de monômero de N-vinilformamida, pelo menos 10% do qual foi hidrolisado no produto final e teve um peso molecular na faixa de de 75.000 Dáltons a 750.000 Dáltons. A solução aquosa contendo o polímero contendo vinilamina tem um teor de sólidos de polímero total dentre 5% a 30%, em peso.
[0014] Uma modalidade da invenção é um processo para a produção de papel, quadros, e papelão com resistência seca realçada compreendendo adicionar à extremidade úmida de uma máquina de papel (a) um polímero de solução aquosa contendo vinilamina tendo um peso molecular dentre 75.000 Dáltons a 750.000 Dáltons e (b) um polímero de solução aquosa contendo acrilamida anfotérico ou catiônico tendo um peso molecular dentre 75.000 Dáltons a 1.500.000 Dáltons, onde a soma dos monômeros aniônico e catiônico compreende pelo menos 5% em uma base molar da composição do monômero contendo acrilamida.
[0015] Em uma modalidade do processo o polímero contendo vinilamida tem um teor de N-vinilformamida de pelo menos 50% em uma base molar do monômero total carregado, pelo menos 10% do qual foi hidrolisado no polímero final, e um teor de polímero ativo dentre 5% a 30% em uma base de peso.
[0016] Em uma modalidade do processo o polímero de solução aquosa contendo acrilamida contém uma carga de monômero catiônica e/ou anfotérica de soma dentre 5% a 50% em uma base de molar, e tem um teor de polímero ativo dentre 5% a 50% em uma base de peso.
[0017] Em uma modalidade do processo o polímero de solução aquosa contendo acrilamida é de um polímero de dispersão aquosa.
[0018] Em uma modalidade do processo o polímero de solução aquosa contendo acrilamida contém uma carga de monômero catiônica dentre 5% a 50% em uma base molar, tem um teor de polímero ativo dentre 5% a 50% em uma base de peso, e compreende pelo menos um menos um monômero catiônico selecionado a partir do
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5/28 grupo consistindo em cloreto de dialildimetilamônio (DADMAC), acrilato de 2(dimetilamino)etila, metacrilato de 2-(dimetilamino)etila, acrilato de 2-(dietilaminoetila), metacrilato de 2-(dietilamino) etila, acrilato de 3-(dimetilamino)propila, metacrilato de 3-(dimetilamino)propila, acrilato de 3-(dietilamino)propila, metacrilato de 3(dietilamino)propila, N-[3-(dimetilamino)propil]acrilamida, N-[3(dimetilamino)propil]metacrilamida, N-[3-(dietilamino)propil]acrilamida, N-[3(dietilamino)propil]metacrilamida, cloreto de [2-(acriloilóxi)etil]trimetilamônio, cloreto de [2-(metacriloilóxi)etil]trimetilamônio, cloreto de [3-(acriloilóxi)propil]trimetilamônio, cloreto de [3-(metacriloilóxi)propil]trimetilamônio, cloreto de 3(acrilamidopropil)trimetilamônio, e cloreto de 3-(metacrilamidopropil)trimetilamônio. [0019] Em uma modalidade do processo o polímero de solução aquosa contendo acrilamida tem uma carga anfotérica total.
[0020] Em uma modalidade do processo a solução aquosa contendo acrilamida anfotérica é compreendida de um complexo de polieletrólito consistindo em um polímero de solução aquosa contendo acrilamida e um cofator transportando uma carga oposta.
[0021] Em uma modalidade do processo o polímero contendo vinilamina e o polímero contendo acrilamida são uma única mistura de produto e a porção catiônica do polímero contendo acrilamida anfotérico é gerado por pelo menos um monômero selecionado a partir do grupo consistindo em cloreto de dialildimetilamônio (DADMAC), N-[3-(dimetilamino)propil]acrilamida, N-[3-(dimetilamino)propil]metacrilamida, N-[3(dietilamino)propil]acrilamida, N-[3-(dietilammo)propil]metacrilamida, cloreto de 3(acrilamidopropil)trimetilamônio, e cloreto de 3-(metacrilamidopropil)trimetilamônio. [0022] Em uma modalidade do processo o polímero contendo vinilamina e o polímero contendo acrilamida são adicionados à extremidade úmida de uma máquina de papel em uma relação de polímero contendo vinilamina para polímero contendo acrilamida dentre 10:1 a 1:50 até um total de soma de 1,25% em uma base de peso da polpa seca, com base nos sólidos de polímero ativos dos produtos poliméricos.
[0023] Uma modalidade da invenção é o produto de papel produzido pelo processo de adicionar à extremidade úmida de uma máquina de papel (a) um polímero
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6/28 de solução aquosa contendo vinilamina tendo um peso molecular dentre 75.000 Dáltons a 750.000 Dáltons e (b) um polímero de solução aquosa contendo acrilamida catiônico ou anfotérico tendo um peso molecular dentre 75.000 Dáltons a 1.500.000 Dáltons, onde a soma dos monômeros aniônicos e catiônicos compreende pelo menos 5% em uma base molar da composição do monômero contendo acrilamida.
[0024] Em outra modalidade, a invenção refere-se ao método de tratar uma suspensão de polpa celulósica na extremidade úmida de uma máquina de papel com (a) um polímero contendo vinilamina e (b) um polímero de solução aquosa contendo acrilamida catiônico ou anfotérico. É preferido, que o polímero contendo vinilamina seja adicionado à suspensão de polpa primeiro, seguido pelo polímero contendo acrilamida.
DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0025] Quando aqui usado, os termos singulares a e o são sinônimos e usados alternadamente com um ou mais ou pelo menos um a menos que o contexto claramente indique um significado contrário. Desta maneira, por exemplo, referência a um composto aqui ou nas reivindicações anexas pode se referir a um único composto ou mais do que um composto.
[0026] Quando aqui usado e a menos que de outra maneira declarado, os termos polímeros contendo vinilamida, é entendido significar homopolímeros de vinilamina (por exemplo, polivinilamina ou polivinilformamida completamente hidrolisada), copolímeros de vinilamina com outro comonômeros, polivinilformamida parcialmente hidrolisada, copolímeros de vinilformamida parcialmente hidrolisados, terpolímeros de vinilamina, homo e copolímeros de vinilamina fabricados pela modificação de Hofmann de polímeros de acrilamida, ou polímeros contendo vinilamina que são quimicamente modificados depois da polimerização. Exemplos podem incluir aqueles descritos em Publicação de Patente US número 2009/0043051 ou número 2008/0196851.
[0027] Quando aqui usado e a menos que de outra maneira declarado, o termo polímero contendo acrilamida refere-se ao polímero de solução aquosa contendo acrilamida catiônico ou anfotérico.
[0028] Quando aqui usado e a menos que de outra maneira declarado, o termo
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7/28 polímero de solução aquosa refere-se a um polímero que forma uma solução completamente homogênea em água quando diluída a 1 % em uma base de sólidos seca, na ausência de qualquer cosolvente. Por exemplo, um polímero de solução aquosa não inclui emulsões de óleo em água ou água em óleo. Exemplos de polímeros de solução aquosa podem incluir polímeros de dispersão aquosa, tal como é descrito em Patentes US 5.541.252 e 7.323.510 bem como Publicações de Patente US número 2002/198317 e número 2008/0033094.
[0029] A invenção é baseada na detecção que o desempenho de uma máquina de papel e os produtos de papel derivados desse modo pode ser grandemente realçado pelo tratamento da suspensão de polpa com um polímero contendo vinilamina em combinação com um polímero contendo acrilamida com peso molecular particular e atributos de carga como descrito abaixo. Uso de um polímero contendo vinilamina apenas fornece igualmente desempenho de resistência e drenagem no sistema de fabricação de papel; entretanto, quando adicionado em quantidades ainda crescentes, o desempenho do produto de papel primeiro nivela, e em seguida deteriora, em grande parte devido à super floculação da formação de folha de papel. Foi inesperadamente constatado que a adição de polímero contendo vinilamina juntamente com a adição de polímeros de solução aquosa contendo acrilamida tendo cargas anfotéricas ou catiônicas significativas resulta em um produto com desempenho de resistência além de que pode ser atingido usando-se polímeros contendo vinilamina ou contendo acrilamida apenas; além disso, o desempenho de drenagem excelente obtido usando-se um polímero contendo vinilamina pode ser substancialmente mantido usando uma tal combinação de polímeros.
[0030] O polímero contendo vinilamina é muito eficaz quando seu peso molecular é de 75.000 Dáltons a 750.000 Dáltons, mais preferivelmente dentre 100.000 Dáltons a 600.000 Dáltons, preferivelmente dentre 150.000 Dáltons a 500.000 Dáltons. O peso molecular pode ser de 150.000 Dáltons a 400.000 Dáltons. Debaixo do limiar de peso molecular de 75.000 Dáltons, pouco a nenhum desempenho de resistência é observado, e realce de desempenho de drenagem significativo não é observado. O polímero contendo vinilamina não é cozido com amido antes de adição à suspensão
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8/28 de polpa. Um polímero contendo vinilamina acima do peso molecular de 750.000 Dáltons geralmente negativamente afetará formação em dosagens requeridas para realce de resistência seca por causa da tendência para super flocular a folha, resultando em resistência mais baixa. Um polímero de solução aquosa contendo vinilamina acima de 750.000 Dáltons é tipicamente feito em tais altas viscosidades de modo que torna manuseio do produto extremamente difícil, ou alternativamente é feito em tais sólidos de polímero de produto baixos de modo que torna o produto não rentável para armazenar e transportar.
[0031] A porcentagem de sólidos de polímero ativo do polímero contendo vinilamina varia dentre 5% a 30%, mais preferivelmente dentre 8% a 20%, em peso, do teor de produto de polímero contendo vinilamina total. Abaixo de 5% de sólidos de polímero ativo, polímeros de solução aquosa de peso molecular mais alto podem ser possíveis, porém o produto torna-se ineficaz com respeito ao transporte e custos de transporte são considerados. Por outro lado, quando os sólidos de polímero ativo elevam-se, o peso molecular do polímero tem que diminuir de forma que a solução aquosa ainda é facilmente bombeável. Desse modo, uma relação prática pode ser extraída entre os sólidos de polímero totais do produto de polímero contendo vinilamina e o peso molecular de tal um polímero, e uma correlação pode ser extraída entre estes parâmetros e desempenho de polímero.
[0032] O desempenho do polímero contendo vinilamina é influenciado pela quantidade de amina primária presente no produto. A porção de vinilamina é tipicamente gerada por hidrólise ácida ou básica de grupos de N-vinilacilamida, tal como N-vinilformamida, N-vinilacetamida, ou N-vinil propionamida, mais preferivelmente N-vinilformamida. O polímero contendo vinilamina é muito eficaz realçando-se a resistência seca de um produto de papel e/ou o desempenho de drenagem de um sistema de fabricação de papel quando a quantidade de Nvinilformamida for pelo menos 50% em uma base molar do polímero de hidrolisado. Depois da hidrólise, pelo menos 10% da N-vinilformamida originalmente incorporada no polímero resultante deveriam ser hidrolisados. Sem desejar ser ligado por teoria, o grupo N-vinilformamida hidrolisado pode existir em várias estruturas no produto de
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9/28 polímero final tal como amina primária ou substituída, amidina, guanidina, ou estruturas de amida, em cadeia aberta ou formas cíclicas depois da hidrólise.
[0033] O polímero contendo acrilamida é muito eficaz quando contiver uma quantidade substancial de comonômero(s) positivamente carregado(s). Sem desejar ser ligado por teoria, o monômero positivamente carregado permite o polímero contendo acrilamida aderir às fibras de celulose devido a uma interação de cargacarga com substâncias negativamente carregadas na suspensão de polpa, incluindo, porém não limitado a: fibras de polpa, hemicelulose, amido oxidado geralmente encontrado em celulose reciclada fornece, ajudas de resistência aniônica tal como carboximetilcelulose, e lixo aniônico. A incorporação de grupos catiônicos no polímero contendo acrilamida é geralmente não prejudicial ao desempenho de drenagem do sistema de fabricação de papel. Sem desejar ser ligado por teoria, os componentes de ligação de hidrogênio do polímero contendo acrilamida, tal como grupos amida, são eficazes realçando-se a resistência seca do produto de papel.
[0034] Comonômeros adequados usados para conceder carga catiônica ao polímero incluem, porém não são limitados a, cloreto de dialildimetilamônio (DADMAC), acrilato de 2-(dimetilamino)etila, metacrilato de 2-(dimetilamino)etila, acrilato de 2-(dietilaminoetila), metacrilato de 2-(dietilamino)etila, acrilato de 3(dimetilamino)propila, metacrilato de 3-(dimetilamino)propila, acrilato de 3(dietilamino)propila, metacrilato de 3-(dietilamino)propila, N-[3(dimetilamino)propil]acrilamida, N-[3-(dimetilamino)propil]metacrilamida, N-[3(dietilamino)propil]acrilamida, N-[3-(dietilamino)propil]metacrilamida, cloreto de [2(acriloilóxi)etil]trimetilamônio, cloreto de [2-(metacriloilóxi)etil] trimetilamônio, cloreto de [3-(acriloilóxi)propil]trimetilamônio, cloreto de [3-(metacriloilóxi)propil]trimetilamônio, cloreto de 3-(acrilamidopropil)trimetilamônio, e cloreto de 3(metacrilamidopropil)trimetilamônio. Tais monômeros catiônicos podem afetar o desempenho do polímero catiônico ou anfotérico quando incorporado na cadeia principal de polímero.
[0035] A quantidade de monômero catiônico incorporada em um polímero pode ser de 5% a 50% em uma base molar de todos os monômeros incorporada no
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10/28 polímero contendo acrilamida no caso de um polímero catiônico. No caso de um polímero anfotérico, a quantidade do monômero catiônico mais a quantidade de um monômero aniônico descrita abaixo podem ser de 5% a 50%, mais preferivelmente de 15% a 40%, em uma base molar de todos os monômeros incorporados no polímero contendo acrilamida. O polímero contendo acrilamida pode ser reticulado com um agente tal como bisacrilamida de metileno (MBA) forneceu o peso molecular e diretrizes de carga são aceitas como descrito aqui.
[0036] A incorporação de um comonômero aniônico no polímero contendo acrilamida juntamente com o comonômero catiônico, formando um polímero contendo acrilamida anfotérico, é da mesma forma eficaz realçando-se a resistência seca de um produto de papel feito desse modo. Sem desejar ser ligado por teoria, o comonômero aniônico permite o polímero anfotérico formar um complexo coacervado com uma ampla variedade de substâncias encontradas em uma suspensão de polpa reciclada, incluindo, porém não limitado a: um polímero contendo vinilamina, um coagulante ou floculante cationicamente carregado, amido catiônico ou anfotérico, ajuda de resistência úmida de poliamidoamina-epicloroidrina, ou outro polímero contendo acrilamida anfotérico. Além disso, a combinação de monômeros catiônicos e aniônicos no polímero contendo acrilamida aumenta ou não negativamente afeta o desempenho de drenagem de um sistema de fabricação de papel quando comparado a um polímero contendo acrilamida usando apenas um comonômero aniônico. Comonômeros aniônicos adequados incluem, porém não são limitados a, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacônico, anidrido itacônico, anidrido maleico, ácido maleico, sulfonato de estireno, sulfonato de vinila, sulfonato de 2-acrilamido-2metilpropano (AMPS). Alternativamente, tais subestruturas podem ser geradas por hidrólise de uma estrutura precursora (por exemplo, geração de ácido metacrílico na cadeia principal de polímero por meio de hidrólise de metacrilato de metila depois da polimerização formal). A quantidade de monômero carregado incorporada no polímero contendo acrilamida pode afetar o desempenho do polímero. Tais monômeros aniônicos podem ser usados em um polímero contendo acrilamida anfotérico, e a quantidade do monômero aniônico mais a quantidade de um monômero catiônico
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11/28 descrita acima pode ser de 5% a 50% em uma base molar de todos os monômeros incorporados no polímero contendo acrilamida. O polímero contendo acrilamida pode ser reticulado com um agente tal como bisacrilamida de metileno (MBA) forneceu o peso molecular e diretrizes de carga são conhecidas como descrito aqui.
[0037] As propriedades de um polímero contendo acrilamida de solução aquosa anfotérico como definido acima podem da mesma forma ser eficazmente produzido pelo uso de um complexo de polieletrólito contendo acrilamida. Quando combinado com um polímero contendo vinilamina, tal um complexo de polieletrólito contendo acrilamida pode da mesma forma produzir benefícios similares àqueles descritos acima quando polímeros contendo vinilamina são combinados com polímero contendo acrilamida catiônicos ou anfotéricos. Embora complexos de polieletrólito em várias formas foram descritos, tal como em Publicação de Patente Européia No. 1.918.455 A1, aqui nós descobrimos o resultado inesperado que a eficácia de tais complexos de polieletrólito gerando-se resistência seca além do qual o complexo de polieletrólito pode fornecer seu próprio, pode ser obtido quando eles são usados em combinação com polímero contendo vinilaminas. Um complexo de polieletrólito contendo acrilamida contém um polímero contendo acrilamida de carga catiônica, anfotérica, ou aniônica, bem como um segundo polímero de uma carga complementar. Por exemplo, um polímero contendo acrilamida aniônico feito por polimerização de acrilamida com um dos monômeros aniônicos adequados listados acima pode formar um complexo de polieletrólito com um polímero catiônico, que pode ou pode não incluir acrilamida. Tais polímeros catiônicos incluem, porém não são limitados a, polímeros de alquilamina - epicloroidrina, polímeros contendo acrilamida catiônicos como descrito acima, polímeros de poliamidoamina-epicloroidrina, e polímeros de polietilenoimina. O complexo de polieletrólito contendo acrilamida pode, da mesma forma, compreender um polímero contendo acrilamida catiônico e um polímero aniônico. Tais polímeros aniônicos incluem, porém não são limitados a, polímeros e copolímeros de ácido (met)acrílico, polímeros e copolímeros de ácido maleico, e carboximetil celulose. O complexo de polieletrólito contendo acrilamida pode ser adicionado à suspensão de fabricação de papel como um único produto misturado ou como dois produtos
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12/28 separados, mais preferivelmente como um único produto misturado. O complexo de polieletrólito anfotérico transporta uma carga líquida, expressa em miliequivalentes por grama (meq/g) de teor ativo de polímero. O complexo de polieletrólito anfotérico é geralmente muito estável e útil em combinação com polímeros contendo vinilamina quando a carga líquida está na faixa de -2 meq/g a +2 meq/g, mais preferivelmente de -1 meq/g a +1 meq/g. O tamanho de partícula é da mesma forma um parâmetro importante do complexo de polieletrólito anfotérico. O complexo é muito útil quando o tamanho de partícula varia de 0,1 mícron a 50 mícrons, mais preferivelmente de 0,2 a 5 mícrons. Outras diretrizes para sólidos de polímero ativo, os métodos preferidos para adicionar o polímero contendo acrilamida à suspensão de polpa, e a relação do polímero contendo vinilamina ao polímero contendo acrilamida aplica à formulação total do complexo de polieletrólito contendo acrilamida, não apenas a porção de polímero contendo acrilamida do complexo.
[0038] O polímero de solução aquosa contendo acrilamida, se é caracteristicamente um polímero catiônico, polímero anfotérico, ou complexo de polieletrólito anfotérico como definido acima, mais eficazmente realça a resistência seca de um produto de papel quando seu peso molecular for maior do que 75.000 Dáltons. Um peso molecular menor do que 75,000 Dáltons não é facilmente retido na folha, e acima de tudo não dote papel com propriedades de resistência secas significantes, embora pudesse ser fabricado de uma tal maneira é ter um teor de sólidos de polímero acima de 50% em uma base de peso. Entretanto, um polímero contendo acrilamida de mais do que 1.500.000 Dáltons, e especialmente mais do que 2.500.000 Dáltons podem mostrar desvantagens significantes. Embora a dosagens mais baixas, tais polímeros de massa molar alta podem produzir bom desempenho de drenagem, atingindo resistência seca alta tipicamente requer dosagens mais altas de polímeros. Um tal polímero pode significativamente super flocular a folha quando adicionado em uma dosagem que poderia significativamente impactar resistência seca, desse modo resultando em formação pobre e/ou resistência seca pobre. Em uma modalidade, os pesos moleculares dos polímeros de solução aquosa contendo acrilamida catiônicos ou anfotéricos podem estar na faixa de 75.000 a menos do que
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1.500.000 Dáltons, ou pode ser de 100.000 a menos de 1.250,000 Dáltons, ou pode ser de 100.000 a menos do que 1.000.000 Dáltons. Além disso, um polímero deste peso molecular é geralmente sintetizado por meio de emulsão ou polimerização de emulsão reversa, desse modo adicionando custo significante, inconveniência, e risco ambiental e de segurança. Por exemplo, óleo ou outro hidrocarboneto, tal como óleo mineral, são requeridos na formulação de um produto de emulsão reversa que adiciona custo significante ao produto porém ele mesmo não adiciona valor ao produto; equipamento adicional significante usado para armazenar, agitar, diluir, e inverter as emulsões; químicas adicionais são necessárias para quebrar ou inverter a emulsão; e emulsão ou polímeros tipo emulsão reversa da mesma forma contêm quantidades significantes de compostos orgânicos voláteis, criando um perigo a saúde significante e/ou de segurança. Um polímero contendo acrilamida de solução aquosa de peso molecular maior do que 1.500.000 Dáltons pode teoricamente ser obtido em um produto; entretanto, um tal produto seria provável menos do que 5% de sólidos de polímero, tornando um tal produto menos útil, custo eficaz, e conveniente a um fabricante de papel, ou seria feito seja de uma tal alta viscosidade que o manuseio do produto seria extremamente difícil. Desse modo, uma relação prática entre os sólidos de polímero totais e peso molecular geralmente existe e uma correlação geral pode ser extraída entre estes parâmetros e desempenho de polímero.
[0039] Em uma modalidade, o polímero contendo acrilamida é um polímero de dispersão aquoso. Polímeros contendo acrilamida feitos por meio de polimerização de dispersão aquosa de uma natureza catiônica ou anfotérica são de importância prática especial quando combinados com polímeros contendo vinilaminas. Exemplos específicos são descritos na Patente US No. 7.323.510 bem como a Publicação de Patente US No. 2008/0033094. Estes polímeros de solução aquosa podem ter pesos moleculares de 300.000 Dáltons a 1.500.000 Dáltons, ou de 400.000 Dáltons a menos do que 1.250.000 Dáltons, enquanto mantendo teor de sólidos de polímero de 10% a 50% em uma base de peso. Estes polímeros são de um peso molecular que é um pouco menos do que floculantes tradicionais, e são desse modo menos eficazes do que peso molecular mais alto do que polímeros contendo acrilamida como polímeros
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14/28 de retenção e drenagem em baixos níveis de dosagem, porém pode gerar desempenho de drenagem excelente quando usados em níveis de dosagem adequados para realce de resistência seca sem super floculação uma folha celulósica formada. Sem desejar ser ligado por teoria, a interação de polímero contendo vinilaminas com polímeros contendo acrilamida de dispersão aquosa ou com outros componentes de um sistema de fabricação de papel incluindo, porém não limitado a amido oxidado, hemicelulose, ou lixo aniônico, pode criar redes de ligação de hidrogênio especialmente extensas, fornecendo resistência seca adicional a um produto de papel sem qualquer efeito negativo substancial no desempenho de drenagem do sistema de fabricação de papel.
[0040] O polímero contendo vinilamina e o polímero contendo acrilamida podem ser combinados juntos em uma mistura de único-produto. Relações do polímero contendo vinilamina para o polímero contendo acrilamida variam de 10: 1 a 1:50, mais preferivelmente na faixa de 5:1 a 1:10, mais preferivelmente na faixa de 3:1 a 1:5, muito mais preferivelmente na faixa de 2:1 a 1:4.
[0041] As quantidades da mistura de polímero podem ser adicionadas à suspensão de polpa na extremidade úmida da máquina de papel em quantidades de 0,05% a 1,25% do peso de polpa seca em uma base de sólidos de polímero total. Misturas podem ser feitas com polímeros contendo vinilamina e polímeros contendo acrilamida catiônicos ou anfotéricos, porém mais preferivelmente com polímeros contendo acrilamida catiônicos. Sem desejar ser ligado por teoria, componentes aniônicos de polímeros contendo acrilamida anfotéricos podem interagir de uma maneira iônica com componentes catiônicos de polímeros contendo vinilamina, particularmente grupo amina primária, para formar géis e produtos de viscosidade alta que não são úteis para fabricação de papel.
[0042] Sem desejar ser ligado por teoria, polímeros contendo monômeros catiônicos com grupos éster, por exemplo, cloreto de 2-[(acriloilóxi)etil] trimetilamônio, podem reagir em soluções aquosas com grupos amina primária no polímero contendo vinilamina para formar grupos amida, ou podem hidrolisar para gerar as poções aniônicas mencionadas acima, qualquer um do qual pode formar um produto de
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15/28 viscosidade gelatinoso ou proibitivamente alta que não é útil em fabricação de papel. Além disso, a hidrólise do grupo de acrilato catiônico relativamente caro representa uma perda financeira significante ao considerar o polímero contendo acrilamida catiônico. Sem desejar ser ligado por teoria, monômeros catiônicos contendo amida, tal como cloreto de 3-(acrilamidopropil)trimetilamônio ou cloreto de dialildimetilamônio (DADMAC) são resistentes igualmente a hidrólise em soluções aquosas bem como reação com grupos amina primária, os tornando preferidos como monômeros catiônicos no polímero contendo acrilamida a ser misturado com o polímero contendo vinilamina.
[0043] Polímeros contendo vinilamida e polímeros contendo acrilamida podem ser adicionados durante o processo de fabricação de papel na extremidade úmida na matéria prima grossa, ou na matéria prima grossa; antes ou depois de um ponto de cisalhamento. O polímero contendo acrilamida pode ser adicionado primeiro na extremidade úmida da máquina de papel, seguido pelo polímero contendo vinilamina; o polímero contendo acrilamida pode ser adicionado separadamente ao mesmo ponto na extremidade úmida da máquina de papel como o polímero contendo vinilamina; o polímero contendo acrilamida pode ser adicionado ao mesmo ponto na extremidade úmida de uma máquina de papel como uma única mistura de produto; ou, mais preferivelmente, o polímero contendo vinilamina pode ser adicionado primeiro na extremidade úmida da máquina de papel, seguido pelo polímero contendo acrilamida. O polímero contendo vinilamina não é reagido com amida antes de adição à solução de polpa.
[0044] O polímero contendo vinilamina e o polímero contendo acrilamida pode ser adicionado à extremidade úmida de uma máquina de papel em uma relação de 1:50 a 10:1 de polímero contendo vinilamina para polímero contendo acrilamida como uma relação de sólidos de polímero; mais preferivelmente em uma relação de 1:10 a 5:1, mais preferivelmente na faixa de 1:5 a 3:1, preferivelmente na faixa de 1:5 a 2:1. Quantidades totais da mistura de polímero podem ser adicionadas a suspensão de polpa na extremidade úmida da máquina de papel em quantidades de 0,05% a 1,25% do peso de polpa seca em uma base de sólidos de polímero total.
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16/28 [0045] Em outra modalidade, esta invenção pode ser aplicada em quaisquer dos vários graus de papel que se beneficiam de resistência seca realçada incluindo, porém não limitado a placa de forro, bolsa, placa de caixa, papel de cópia, tábua de recipiente, médio de ondulação, pasta de arquivos, papel de jornal, placa de papel, placa de empacotamento, impressão e escritura, tecido, toalha, e publicação. Estes grades papel podem ser compreendidos de qualquer fibra de polpa típica incluindo madeira desfibrada, papel pardo descolorado ou não descolorado, sulfato, semimecânico, mecânico, semiquímico, e reciclado. Eles podem ou podem não incluir cargas inorgânicas.
[0046] As modalidades da invenção são definidas nos seguintes Exemplos. Deveria ser entendido que estes Exemplos são determinados por meio de ilustração apenas. Desse modo várias modificações da presente invenção além daquelas mostradas e descritas aqui serão aparentes para aqueles versados na técnica da descrição anterior. Embora a invenção foi descrita com referência a meios particulares, materiais e modalidades, será entendido que a invenção não é limitada aos particulares descritos, e será estendida a todos os equivalentes dentro do escopo das reivindicações anexas.
EXEMPLOS [0047] Polivinilamina é abreviada como PVAm. Cromatografia de exclusão de tamanho (SEC) foi usada para medir peso molecular. A análise foi realizada usando colunas de permeação em gel (CATSEC 4000 + 1000 + 300 + 100) e equipamento cromatográfico série Waters 515 com uma mistura de 1% de NaNO3/0,1% de ácido Trifluoroacético em 50:50 H2OOH3CN como a fase móvel. A taxa de fluxo foi 1,0 mL/min. O detector foi um refractômetro diferencial Hewlett Packard 1047A. Temperatura de coluna foi fixa a 40°C e a temperatura de detector foi a 35°C. O peso molecular numérico médio (Mn) e médio ponderado (Mw) dos polímeros foram calculados relativo ao peso molecular restrito comercialmente disponível padrão poli(2-vinil piridina).
[0048] As cargas líquidos ou densidades de carga (Mutek) dos polímeros ionizados na presente invenção foram medidas em pH 7,0 usando um método de titulação colóide. Densidade de carga (meq/g) é a quantidade de carga líquida por
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17/28 peso de unidade, em miliequivalentes por grama de polímero ativo. A amostra de polímero é titulada com um titulante de carga oposta. Para polímeros catiônicos líquidos, o titulante usado é sulfato de polivinila de potássio (PVSK), e para polímeros aniônicos líquidos o titulante usado é cloreto de polidimetildialilamônio (DADMAC). O titulante é adicionado até que um potencial de 0 mV é obtido usando um autotitulador (Brinkmann Titrino) em uma taxa de titulação fixa (0,1 mL/dose, 5 segundos) e um detector de carga de partícula Mutek (Modelo PCD 03, Mütek Analytic Inc., 2141 Kingston Ct, Marietta, GA, USA) significando detecção de ponto de extremidade.
[0049] Papel de placa de forro foi feito usando uma máquina de fabricação de papel. A polpa de papel foi um meio 100% reciclado com 50 ppm de dureza, 25 ppm de alcalinidade, 2,5% GPC D15F de amido oxidado (Grain Processing Corp., Muscatine, IA) e 2000 uS/cm de condutividade. O pH do sistema foi 7,0 a menos que de outra maneira indicado, e a liberdade de polpa foi cerca de 380 CSF com a temperatura de matéria prima a 52°C. O peso de base foi *45,36 Kg (100 lbs) por *278,71 m2(3000 ft2). A menos que de outra maneira indicado, Amido catiônico Stalok 300 (Tate & Lyle PLC, London, UK) e floculante PerForm® PC 8713 (Hercules Incorporated, Wilmington, DE) foram adicionados à extremidade úmida da máquina de papel na quantidade de 0,5% e 0,0125% de polpa seca, respectivamente. Polímeros contendo acrilamida e contendo vinilamina como descrito nos exemplos acima foram adicionados como agentes de resistência seca à extremidade úmida da máquina de fabricação de papel nos níveis indicados, expressos como uma porcentagem em peso de polímero ativo contra polpa de papel seco. É geralmente aceito que as dosagens tipicamente usadas para polímeros de resistência seca na máquina de papel piloto é muito maior (isto é pelo menos o dobro) que uma máquina de papel comercial pode usar. Esmagamento de anel, ruptura de Mullen seco, e testes de tração seca foram usados para medir os efeitos de resistência seca. Todos os resultados de resistência seca são expressados como uma porcentagem da resistência seca de papel feito sem uma resina de resistência seca.
[0050] Eficiência de drenagem dos vários sistemas poliméricos foi comparada usando um de dois testes. Um teste é o Teste Canadian Standard Freeness (CSF). A
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18/28 dose de polímero ativa variada como é indicado nas tabelas. Os resultados são resumidos nas seguintes tabelas e os desempenhos de drenagem destas composições são expressos como aumento de porcentagem sobre o esboço.
[0051] Outro método para avaliação do desempenho do processo de drenagem é o teste de drenagem a vácuo (VDT). A configuração do dispositivo é similar ao teste de funil Buchner como descrito em vário livros de referências de filtração, por exemplo, veja os Perry's Chemical Engineers' Handbook, 7a edição, (McGraw-Hill, New York, 1999) pp. 18-78. O VDT consiste em um funil de filtro Gelman magnético de 300-ml, um cilindro graduado de 250-ml, um desconexão rápida, uma armadilha de água, e uma bomba a vácuo com uma medida a vácuo e regulador. O teste de VDT foi conduzido primeiro fixando-se o vácuo a *52,48 Pa (10 polegadas Hg), e colocando o funil corretamente no cilindro. Logo, 250 g de 0,5%, em peso, de matéria prima de papel foi carregada em um béquer e em seguida os aditivos requeridos de acordo com programa de tratamento (por exemplo, amido, polímero contendo vinilamina, polímero contendo acrilamida, floculantes) foram adicionados à matéria prima sob a agitação fornecida por um misturador suspenso. A matéria prima foi em seguida derramada no funil de filtro e a bomba a vácuo foi ligada enquanto simultaneamente começando um cronômetro. A eficácia de drenagem é relatada como o tempo requerido para obter 230 mL de filtrado. Os resultados dos dois testes de drenagem foram normalizados e expressos como uma porcentagem do desempenho de drenagem observado contra um sistema que não incluiu os polímeros contendo vinilamina e contendo acrilamida.
[0052] Polímero A é um polímero contendo vinilamina tal como Hercobond® 6363 (disponível de Hercules Incorporated, Wilmington, DE) com um peso molecular na faixa de 100.000 Dáltons a 500.000 Dáltons com um teor de sólidos de polímero ativo de 9% a 15%, uma carga de N-vinilformamida de 75% a 100%, com uma faixa de hidrólise de 50% a 100%.
[0053] Polímero B é um polímero contendo vinilamina tal como Hercobond® 6350 (disponível de Hercules Incorporated, Wilmington, DE) com um peso molecular na faixa de 100.000 Dáltons a 500.000 Dáltons com um teor de sólidos de polímero ativo de 9% a 15%, uma carga de N-vinilformamida de 75% a 100%, com uma faixa de
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19/28 hidrólise de 30% a 75%.
[0054] Polímero C é um polímero contendo acrilamida anfotérico tal como Hercobond® 1205 (disponível de Hercules Incorporated, Wilmington, DE) com um peso molecular na faixa de 100.000 Dáltons a 500.000 Dáltons com um teor de sólidos de polímero ativo de 10% a 25% e uma carga de monômero total de soma de monômeros aniônicos e catiônicos de 8% a 20% da carga de monômero total.
[0055] Polímero D é um polímero contendo acrilamida catiônico tal como Hercobond® 1200 (disponível de Hercules Incorporated, Wilmington, DE) com um peso molecular na faixa de 100.000 Dáltons a 500,000 Dáltons, um teor de sólidos de polímero ativo de 10% a 25% e uma carga de monômero catiônico de 20% a 40%.
[0056] Polímero comparativo E é um polímero contendo acrilamida aniônico tal como Hercobond® 2000 (disponível de Hercules Incorporated, Wilmington, DE) com uma carga de monômero aniônico na faixa de 5% a 20%.
[0057] Polímero F e polímero G são polímeros de dispersão aquosa contendo acrilamida catiônicos tal como Praestaret® K325 e K350, respectivamente (disponível de Ashland Inc., Covington, KY) com um peso molecular na faixa de 500.000 Dáltons a 1.500.000 Dáltons, um teor de sólidos de polímero ativo de 20% a 45% e uma carga de monômero catiônico de 10% a 40%.
[0058] Polímero H é um complexo de polieletrólito contendo acrilamida anfotérico tal como Hercobond® 1822 (disponível de Hercules Incorporated, Wilmington, DE) com um peso molecular na faixa de 100.000 Dáltons a 500.000 Dáltons com um teor de sólidos de polímero ativo de 10% a 25%, e uma carga líquida de -2 meq/g a +2 meq/g.
[0059] Polímero K é um polímero contendo acrilamida catiônico tal como Praestamin® CL (disponível de Ashland Inc., Covington, KY) com um peso molecular na faixa de 100.000 Dáltons a 400,000 Dáltons com um teor de sólidos de polímero ativo de 15% a 30%. O comonômero catiônico no Polímero K é cloreto de 3(acrilamidopropil)trimetilamônio. Polímero K. pode ser misturado com polímeros contendo vinilamina tal como Polímero A e Polímero B para formar um único produto. EXEMPLO 1
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20/28 [0060] A Tabela 1 mostra os resultados de uma tentativa de máquina de papel piloto usando Polímero A, Polímero anfotérico C, e Polímero catiônico D. O pH do sistema foi ajustado em 6,5. Alume (Croydon, PA) e tamanho de rosina HipHase 35 (Hercules, Inc., Wilmington, DE) foram usados na quantidade de 0,5% e 0,3% de polpa seca, respectivamente. Amido anfotérico OptiPlus 1030 (National Starch, Bridgewater, NJ) foi adicionado no lugar de amido catiônico Stalok 300, ainda usado em 0,5% de polpa seca.
Tabela 1 Propriedades de resistência e drenagem de papel feito com Polímero A e um polímero contendo acrilamida.
| Entrada | Aditivo 1 | % | Aditivo 2 | % | Resistência seca | Ruptura de Mullen seca | Esmagamento de anel | Drenagem |
| 1 | — | — | — | — | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 2 | Polímero A | 0,050 | — | — | 102,4 | 106,2 | 105,7 | 110 |
| 3 | Polímero A | 0,125 | — | — | 103,2 | 110,2 | 108,7 | 131 |
| 4 | — | — | Polímero C | 0,100 | 104,5 | 105,7 | 104,8 | 107 |
| 5 | — | — | Polímero C | 0,250 | 103,8 | 113,0 | 110,1 | 110 |
| 6 | Polímero A | 0,050 | Polímero C | 0,100 | 102,8 | 108,0 | 110,4 | 121 |
| 7 | Polímero A | 0,125 | Polímero C | 0,100 | 112,8 | 116,8 | 112,6 | 142 |
| 8 | Polímero A | 0,088 | Polímero C | 0,175 | 106,5 | 112,7 | 117,8 | 137 |
| 9 | Polímero A | 0,050 | Polímero C | 0,250 | 110,4 | 109,2 | 114,2 | 121 |
| 10 | Polímero A | 0,125 | Polímero C | 0,250 | 108,9 | 121,0 | 116,9 | 153 |
| 11 | — | — | Polímero C | 0,100 | 103,2 | 93,1 | 104,6 | 129 |
| 12 | — | — | Polímero D | 0,250 | 106,5 | 106,2 | 109,9 | 150 |
| 13 | Polímero A | 0,050 | Polímero D | 0,100 | 103,2 | 98,2 | 107,0 | 137 |
| 14 | Polímero A | 0,125 | Polímero D | 0,100 | 105,1 | 108,3 | 111,4 | 137 |
| 15 | Polímero A | 0,088 | Polímero D | 0,175 | 107,7 | 113,0 | 110,9 | 150 |
| 16 | Polímero A | 0,050 | Polímero D | 0,250 | 104,6 | 107,7 | 109,5 | 142 |
| 17 | Polímero A | 0,125 | Polímero D | 0,250 | 106,8 | 117,4 | 107,2 | 147 |
[0061] A tabela 1 mostra que resistência poderia ser notadamente melhorada por adição do polímero contendo acrilamida, e que desempenho de drenagem foi mantido se não melhorado adicionado mais do polímero contendo acrilamida. É notado que as dosagens tipicamente usadas para polímeros de resistência seca na máquina de papel piloto são muito maiores (isto é pelo menos o dobro) do que é comparavelmente eficaz em uma máquina de papel comercial. Por exemplo se 0,10% de aditivo é uma quantidade eficaz para um polímero de resistência seca na máquina de papel piloto em seguida a quantidade eficaz na máquina comercial seria cerca de 0,05% ou menos.
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EXEMPLO 2 [0062] Tabela 2 mostra o desempenho de drenagem de três aditivos de polímero contendo acrilamida diferentes usando o mesmo Whitewater e polpa como indicado no teste de resistência ilustrado na Tabela 1. O desempenho de drenagem foi avaliado usando o teste de CSF como indicado acima. Entradas 18 a 23 são mostrados para comparação.
Tabela 2 Propriedades de drenagem de polpa feita usando vários polímeros contendo acrilamida com Polímero A.
| Entrada | Aditivo 1 | % de polpa seca | Aditivo 2 | % de polpa seca | % de Drenagem |
| 1 | -- | -- | -- | -- | 100 |
| 2 | Polímero A | 0,050 | -- | -- | 110 |
| 3 | Polímero A | 0,125 | -- | -- | 131 |
| 4 | -- | -- | Polímero C | 0,100 | 107 |
| 5 | -- | -- | Polímero C | 0,250 | 110 |
| 6 | Polímero A | 0,050 | Polímero C | 0,100 | 121 |
| 7 | Polímero A | 0,125 | Polímero C | 0,100 | 142 |
| 8 | Polímero A | 0,088 | Polímero C | 0,175 | 137 |
| 9 | Polímero A | 0,050 | Polímero C | 0,250 | 121 |
| 10 | Polímero A | 0,125 | Polímero C | 0,250 | 153 |
| 11 | -- | -- | Polímero D | 0,100 | 129 |
| 12 | -- | -- | Polímero D | 0,250 | 150 |
| 13 | Polímero A | 0,050 | Polímero D | 0,100 | 137 |
| 14 | Polímero A | 0,125 | Polímero D | 0,100 | 137 |
| 15 | Polímero A | 0,088 | Polímero D | 0,175 | 150 |
| 16 | Polímero A | 0,050 | Polímero D | 0,250 | 142 |
| 17 | Polímero A | 0,125 | Polímero D | 0,250 | 147 |
| 18 | -- | — | Polímero comparativo E | 0,100 | 96 |
| 19 | -- | — | Polímero comparativo E | 0,250 | 94 |
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| 20 | Polímero A | 0,050 | Polímero comparativo E | 0,100 | 110 |
| 21 | Polímero A | 0,125 | Polímero comparativo E | 0,100 | 134 |
| 22 | Polímero A | 0,088 | Polímero comparativo E | 0,175 | 118 |
| 23 | Polímero A | 0,050 | Polímero comparativo E | 0,250 | 104 |
| 24 | Polímero A | 0,125 | Polímero comparativo E | 0,250 | 134 |
[0063] A tabela 2 demonstra que o desempenho de drenagem da suspensão de polpa é mais fraco quando o polímero contendo acrilamida aniônico (Polímero Comparativo E) é usado comparado aos polímeros contendo acrilamida anfotéricos e catiônicos (Polímero C e Polímero D). É notável que as dosagens tipicamente usadas para polímeros de resistência seca na máquina de papel piloto são muito maiores (isto é pelo menos o dobro) do que é comparavelmente eficaz em uma máquina de papel comercial. Por exemplo, se 0,10% de aditivo é uma quantidade eficaz para um polímero de resistência seca na máquina de papel piloto em seguida a quantidade eficaz na máquina comercial seria cerca de 0,05% ou menos.
EXEMPLO 3 [0064] A Tabela 3 mostra resultados de uma tentativa de máquina de papel piloto usando um polímero contendo vinilamina e um polímero contendo acrilamida catiônico. Neste exemplo, como em todos os seguintes exemplos, o pH foi mantido em 7,0, nenhum alume foi incluído no forno, e nenhum agente de dimensionamento foi empregado.
Tabela 3. Resultados de tentativa de máquina de papel piloto em pH 7,0 e na
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23/28 presença de Polímero B e Polímero D contendo acrilamida catiônico.
| Entrada | Aditivo 1 | % | Aditivo 2 | % | Resistência seca | Ruptura de Mullen seca | Esmagamento de anel | Drenagem |
| 1 | — | — | — | — | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 2 | Polímero B | 0,100 | -- | -- | 96,3 | 95,7 | 100,9 | 98 |
| 3 | Polímero B | 0,300 | -- | -- | 102,5 | 104,0 | 112,4 | 137 |
| 4 | -- | -- | Polímero D | 0,100 | 104,5 | 108,6 | 107,1 | 109 |
| 5 | -- | -- | Polímero D | 0,300 | 105,7 | 107,4 | 106,0 | 115 |
| 6 | Polímero B | 0,100 | Polímero D | 0,100 | 100,8 | 95,2 | 105,6 | 134 |
| 7 | Polímero B | 0,300 | Polímero D | 0,100 | 110,1 | 109,9 | 116,6 | 120 |
| 8 | Polímero B | 0,200 | Polímero D | 0,200 | 112,9 | 115,8 | 119,9 | 118 |
| 9 | Polímero B | 0,100 | Polímero D | 0,300 | 115,7 | 123,0 | 113,7 | 115 |
| 10 | Polímero B | 0,300 | Polímero D | 0,300 | 110,4 | 120,2 | 111,3 | 112 |
[0065] A Tabela 3 demonstra que dosagens altas dos dois polímeros, desempenho de resistência excelente pode ser obtido quando as duas químicas foram adicionadas comparado a seu desempenho sozinha. Este método permite o fabricante de papel obter maior eficiência em uso químico, e a resistência adicionada obtida quando as duas químicas são adicionadas juntas permite o fabricante de papel reduzir o uso do Polímero B contendo vinilamina caro. É notado que as dosagens tipicamente usadas para polímeros de resistência seca na máquina de papel piloto é muito maior (isto é pelo menos o dobro) do que é comparavelmente eficaz em uma máquina de papel comercial. Por exemplo, se 0,10% de aditivo é uma quantidade eficaz para um polímero de resistência seca na máquina de papel piloto em seguida a quantidade eficaz na máquina comercial seria cerca de 0,05% ou menos.
EXEMPLO 4 [0066] A Tabela 4 mostra uma tentativa de máquina de papel piloto empregando um polímero contendo acrilamida anfotérico em combinação com o polímero contendo
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24/28 vinilamina. Esta tentativa foi realizada sob condições similares ao Exemplo 3 acima. Entretanto, neste caso, o Polímero C contendo acrilamida anfotérico foi usado, no lugar do Polímero D contendo acrilamida catiônico.
Tabela 4. Resultados de tentativa de máquina de papel piloto com Polímero B e
Polímero C contendo acrilamida anfotérico.
| Entrada | Aditivo 1 | % | Aditivo 2 | % | Resistência seca | Ruptura de Mullen seca | Esmagamento de anel | Drenagem |
| 1 | — | — | — | — | 100 | 100 | 100,0 | 100 |
| 2 | Polímero B | 0,100 | -- | -- | 98,9 | 104,7 | 102,2 | 105 |
| 3 | Polímero B | 0,300 | -- | -- | 104,3 | 123,5 | 108,0 | 143 |
| 4 | -- | -- | Polímero C | 0,100 | 100,4 | 103,0 | 102,4 | 102 |
| 5 | -- | -- | Polímero C | 0,300 | 100,9 | 101,9 | 103,9 | 109 |
| 6 | Polímero B | 0,100 | Polímero C | 0,100 | 102,1 | 108,1 | 104,1 | 95 |
| 7 | Polímero B | 0,300 | Polímero C | 0,100 | 101,2 | 116,4 | 110,7 | 142 |
| 8 | Polímero B | 0,200 | Polímero C | 0,200 | 103,3 | 112,3 | 109,8 | 119 |
| 9 | Polímero B | 0,100 | Polímero C | 0,300 | 103,0 | 112,8 | 105,3 | 105 |
| 10 | Polímero B | 0,300 | Polímero C | 0,300 | 106 | 107,9 | 117,4 | 131 |
[0067] A tabela 4 mostra que ruptura de Mullen seca e Esmagamento de Anel podem ser especialmente realçada com o tratamento com os dois polímeros em tandem contra os polímeros em isolamento. O desempenho de drenagem foi afetado apenas marginalmente. É notado que as dosagens tipicamente usadas para polímeros de resistência seca na máquina de papel piloto é muito maior (isto é pelo menos o dobro) do que é comparavelmente eficaz em uma máquina de papel comercial. Por exemplo, se 0,10% de aditivo é uma quantidade eficaz para um polímero de resistência seca na máquina de papel piloto em seguida a quantidade eficaz na máquina comercial seria cerca de 0,05% ou menos.
EXEMPLO 5.
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25/28 [0068] A Tabela 5 mostra o efeito de combinar polímeros de dispersão aquosa com o Polímero B contendo vinilamina.
Tabela 5. Adição de um Polímero F e G de dispersão aquosa a Polímero B para obter resistência realçada
| Entrada | Aditivo 1 | % | Aditivo 2 | % | Resistência seca | Ruptura de Mullen seca | Esmagamento de anel | Drenagem |
| 1 | — | — | — | — | 100 | 100 | 100 | 100 |
| 2 | Polímero B | 0,100 | -- | -- | 99,0 | 107,6 | 105,4 | 117 |
| 3 | Polímero B | 0,300 | -- | -- | 101,8 | 109,8 | 107,7 | 138 |
| 4 | -- | -- | Polímero F | 0,100 | 101,0 | 105,3 | 104,0 | 124 |
| 5 | -- | -- | Polímero F | 0,300 | 102,8 | 102,4 | 110,6 | 155 |
| 6 | Polímero B | 0,100 | Polímero F | 0,100 | 97,5 | 104,6 | 104,1 | 136 |
| 7 | Polímero B | 0,300 | Polímero F | 0,100 | 104,2 | 111,8 | 111,0 | 135 |
| 8 | Polímero B | 0,200 | Polímero F | 0,200 | 104,1 | 116,9 | 110,7 | 140 |
| 9 | Polímero B | 0,100 | Polímero F | 0,300 | 105,5 | 110,4 | 109,1 | 157 |
| 10 | Polímero B | 0,300 | Polímero F | 0,300 | 108,3 | 119,2 | 114,6 | 125 |
| 11 | -- | -- | Polímero G | 0,100 | 98,6 | 98,4 | 102,2 | 123 |
| 12 | -- | -- | Polímero G | 0,300 | 99,5 | 102,3 | 101,2 | 151 |
| 13 | Polímero B | 0,100 | Polímero G | 0,100 | 101,1 | 101,0 | 106,7 | 134 |
| 14 | Polímero B | 0,300 | Polímero G | 0,100 | 104,9 | 118,5 | 108,9 | 142 |
| 15 | Polímero B | 0,200 | Polímero G | 0,200 | 103,6 | 114,8 | 110,2 | 145 |
| 16 | Polímero B | 0,100 | Polímero G | 0,300 | 105,4 | 109,7 | 106,7 | 153 |
| 17 | Polímero B | 0,300 | Polímero G | 0,300 | 107,2 | 130,0 | 111,7 | 139 |
[0069] A Tabela 5 demonstra que drenagem pode ser mantida enquanto alcançando níveis significativamente realçados de resistência seca com polímeros de
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26/28 dispersão aquosa. É notado que as dosagens tipicamente usadas para polímeros de resistência seca na máquina de papel piloto é muito maior (isto é pelo menos o dobro) do que é comparavelmente eficaz em uma máquina de papel comercial. Por exemplo, se 0,10% de aditivo é uma quantidade eficaz para um polímero de resistência seca na máquina de papel piloto em seguida a quantidade eficaz na máquina comercial seria cerca de 0,05% ou menos.
EXEMPLO 6 [0070] A Tabela 6 mostra a combinação de Polímero B contendo vinilamina com um Polímero H de complexo de polieletrólito contendo acrilamida anfotérico.
Tabela 6. Tentativa de máquina de papel piloto usando um Polímero H de complexo de polieletrólito contendo acrilamida anfotérico com Polímero B.
| Entrada | Polímero B adicionado (%) | Polímero H adicionado (%) | Resistência seca | Ruptura de Mullen seca | Esmagamento de anel |
| 1 | 0,0 | 0,0 | 100 | 100 | 100 |
| 2 | 0,0 | 0,2 | 99,9 | 100,8 | 100,6 |
| 3 | 0,0 | 0,4 | 101,1 | 104,0 | 102,9 |
| 4 | 0,0 | 0,6 | 98,2 | 103,6 | 101,5 |
| 5 | 0,1 | 0,0 | 93,2 | 97,7 | 97,0 |
| 6 | 0,1 | 0,5 | 96,6 | 93,8 | 100,9 |
| 7 | 0,1 | 0,4 | 102,4 | 102,9 | 100,9 |
| 8 | 0,1 | 0,6 | 102,0 | 103,5 | 102,3 |
| 9 | 0,2 | 0,0 | 96,6 | 97,8 | 101,4 |
| 10 | 0,2 | 0,5 | 101,8 | 107,3 | 109,1 |
| 11 | 0,2 | 0,4 | 109,2 | 109,5 | 110,8 |
| 12 | 0,2 | 0,6 | 110,4 | 114,4 | 112,4 |
| 13 | 0,3 | 0,0 | 97,5 | 102,4 | 105,3 |
| 14 | 0,3 | 0,5 | 107,4 | 116,0 | 112,6 |
| 15 | 0,3 | 0,4 | 115,6 | 122,1 | 115,1 |
| 16 | 0,3 | 0,6 | 114,7 | 121,6 | 116,2 |
[0071] A Tabela 6 mostra resultados comparáveis a polímeros contendo acrilamida anfotérico podem ser obtidos usando o complexo de polieletrólito contendo acrilamida anfotérico. Níveis de resistência seca excelentes foram obtidos, em níveis de aditivo em que desempenho tipicamente começa a estabilizar. É notado que as dosagens tipicamente usadas para polímeros de resistência seca na máquina de
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27/28 papel piloto é muito maior (isto é pelo menos o dobro) do que é comparavelmente eficaz em uma máquina de papel comercial. Por exemplo, se 0,10% de aditivo é uma quantidade eficaz para um polímero de resistência seca na máquina de papel piloto em seguida a quantidade eficaz na máquina comercial seria cerca de 0,05% ou menos. EXEMPLO 7 [0072] Tabela 7 mostra resistência seca e resultados de teste de drenagem usando uma única mistura de produto de Polímero K. e Polímero B. Embora a relação dos dois polímeros na mistura, o aditivo foi usado, em um nível de dosagem de 0,3% contra a polpa seca.
Tabela 7. Uso de uma única mistura de produto de Polímero K e B para obter resistência seca realçada
| Entrada | Polímero K: Polímero B | Sólidos Ativos (%) | Resistência seca | Ruptura de Mullen seca | Esmagamento de anel | Resistência Úmida | Drenagem |
| 1 | 0:4 | 12,7 | 101,9 | 105,5 | 108,6 | 373,7 | 159,6 |
| 2 | 1:3 | 14,6 | 105,7 | 110,7 | 109,4 | 347,9 | 149,0 |
| 3 | 1:1 | 17,2 | 107,9 | 108,7 | 108,0 | 297,5 | 127,2 |
| 4 | 3:1 | 20,8 | 108,2 | 108,8 | 109,7 | 200,9 | 109,0 |
[0073] A Tabela 7 ilustra que usando uma única mistura de produto de um polímero contendo vinilamina e um polímero contendo acrilamida catiônico, resultados de resistência seca melhorados podem ser obtidos nas categorias de resistência seca e ruptura de Mullen enquanto oferecendo resultados de esmagamento de anel comparáveis. A única mistura de produto é especialmente útil em que oferece ao fabricante de papel a facilidade de adicionar um único produto à máquina de papel, porém as relações de mistura diferentes tornam isto possível afinar o produto às necessidades do fabricante de papel. Por exemplo, se resistência úmida inferior é necessário diminuir energia de repolpagem, uma única mistura de produto pode ser feita para satisfazer aquela necessidade enquanto mantendo ou melhorando propriedades de resistência seca. Ou, se a máquina de papel já estiver correndo perto de sua velocidade máxima, a quantidade de drenagem o produto fornece pode ser emparelhada às necessidades do fabricante de papel sem comprometer resistência seca. Além disso, a única mistura de produto pode ter um teor de sólidos ativo
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28/28 significativamente mais alto sem negativamente impactar resistência seca, desse modo reduzindo impacto ecológico devido a transporte de carga de teor de sólidos baixos à fábrica de papel.
Claims (10)
- REIVINDICAÇÕES1. Processo para a produção de papel, tábua, e papelão com resistência seca realçada, caracterizado pelo fato de que compreende adicionar à extremidade úmida de uma máquina de papel (a) um polímero de solução aquosa contendo vinilamina tendo um peso molecular de 75.000 Dáltons a 750.000 Dáltons e (b) um polímero de solução aquosa contendo acrilamida anfotérico contendo um peso molecular de 75.000 Dáltons a 1.500.000 Dáltons, em que a soma dos monômeros aniônicos e catiônicos, incorporados dentro do polímero contendo acrilamida, compreende de 5% a 50% em base molar de todos os monômeros incorporados em um polímero contendo acrilamida, em que o polímero de solução aquosa é um polímero que forma uma solução inteiramente homogênea em [agua quando diluída a 1% em uma base sólida seca.
- 2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o teor de sólidos de polímeros ativos do polímero de solução aquosa contendo vinilamina é de 5% a 30% em uma base de peso seca e em que o polímero contendo vinilamina tem um teor de N-vinilformamida de pelo menos 50% em uma base molar do monômero total carregada antes da hidrólise, e pelo menos 10% do Nvinilformamida foi hidrolisado no polímero final.
- 3. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o polímero contendo vinilamina tem um peso molecular de 150.000 Dáltons a 500.000 Dáltons.
- 4. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o polímero de solução aquosa contendo acrilamida é um polímero de dispersão aquosa tendo um peso molecular de 300.000 Dáltons a 1.500.000 Dáltons, um polímero de dispersão aquosa tendo um peso molecular de 400.000 Dáltons a menos do que 1.250.000 Dáltons, em que o polímero de dispersão aquosa é um polímero feito por meio de polimerização de dispersão aquosa.
- 5. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o polímero de solução aquosa contendo acrilamida compreende pelo menos umPetição 870200013409, de 28/01/2020, pág. 34/372/3 monômero catiônico selecionado a partir do grupo consistindo em: cloreto de dialildimetilamônio (DADMAC), acrilato de 2-(dimetilamino)etila, metacrilato de 2(dimetilamino)etila, acrilato de 2-(dietilaminoetila), metacrilato de 2-(dietilamino)etila, acrilato de 3-(dimetilamino)propila, metacrilato de 3-(dimetilamino)propila, acrilato de 3-(dietilamino)propila, metacrilato de 3-(dietilamino) propila, N-[3(dimetilamino)propil]acrilamida, N-[3-(dimetilamino)propil] metacrilamida, N-[3(dietilamino)propil]acrilamida, N-[3-(dietilamino)propil] metacrilamida, cloreto de [2(acriloilóxi)etil]trimetilamônio, cloreto de [2-(metacriloilóxi)etil]trimetilamônio, cloreto de [3-(acriloilóxi)propil]trimetilamônio, cloreto de [3-(metacriloilóxi)propil]trimetilamônio, cloreto de 3-(acrilamidopropil)trimetilamônio, e cloreto de 3(metacrilamidopropil)trimetilamônio.
- 6. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o polímero de solução aquosa contendo acrilamida tem um peso molecular de 75.000 Dáltons a 750.000 Dáltons.
- 7. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a solução aquosa polimérica contendo acrilamida anfotérica é compreendida de um complexo de polieletrólito contendo um polímero a contendo acrilamida de carga catiônica, anfotérica ou aniônica e um segundo polímero de carga complementar.
- 8. Processo, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o complexo de polieletrólito possui um peso molecular de 100.000 Dáltons a menos do que 1.000.000 Dáltons.
- 9. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o polímero contendo vinilamina e o polímero contendo acrilamida são adicionados à máquina de papel como uma única mistura de produto.
- 10. Processo, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a porção catiônica do polímero contendo acrilamida é gerado por pelo menos um monômero selecionado a partir do grupo consistindo em cloreto de dialildimetilamônio (DADMAC), N-[3-(dimetilamino)propil]acrilamida, N-[3-(dimetilamino)propil]metacrilamida, N-[3-(dietilamino)propiljacrilamida, N-[3-(dietilamino)propil]metacrilamida, cloreto de 3-(acrilamidopropil)trimetilamônio, e cloreto dePetição 870200013409, de 28/01/2020, pág. 35/373/33-(metacrilamidopropil)trimetilamônio, preferencialmente gerada por pelo menos um monômero selecionado a partir do grupo consistindo em cloreto de dialildimetilamônio (DADMAC), N-[3-(dimetilamino)propil]acrilamida, N-[3-(dimetilamino)propil]metacrilamida, cloreto de 3-(acrilamidopropil)trimetilamônio, e cloreto de 3-(metacrilamidopropil)trimetilamônio.
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