BR112012031083B1

BR112012031083B1 - composição compreendendo agentes de liberação de crepagem e método de produção da mesma

Info

Publication number: BR112012031083B1
Application number: BR112012031083-6A
Authority: BR
Inventors: Christopher P. Dilkus
Original assignee: Solenis Technologies Cayman, L.P.
Priority date: 2010-06-07
Filing date: 2011-06-07
Publication date: 2020-10-13
Also published as: KR101787152B1; MX340377B; CN102933617B; CA2799025A1; PL2576637T3; US20110297341A1; EP2576637B1; WO2011156313A1; PT2576637T; CA2799025C; CN102933617A; JP2013531713A; MX2012014144A; US9267239B2; AU2011265039B2; AU2011265039A1; KR20130113410A; BR112012031083A2; ES2625477T3; US20150176213A1

Abstract

AGENTES DE LIBERAÇÃO DE CREPAGEM. A presente invenção refere-se a uma nova composição que compreende (a) 50 a 98 partes de óleo de hidrocarboneto, (b) 1 a 40 partes de emulsificante, e (c) 1 a 10 partes de um polímero de hidrocarboneto não curável. também refere-se a um método para reduzir a adesão à superfície de equipamento usado na fabricação de papel ou em processos de conversão de papel, compreendendo aplicar à superfície a nova composição descrita.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção refere-se à crepagem de produtos de papel produzidos por deposição a úmido.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Na fabricação de alguns produtos de papel produzidos por deposição a úmido como lenço facial, papel higiênico, ou toalhas de papel, a manta de papel é convencionalmente submetida a um processo de crepagem para fornecer à mesma características texturais desejadas, como maciez e volume. O processo de crepagem tipicamente envolve aderir a manta a um cilindro de crepagem rotativo, como o aparelho conhecido como um secador Yankee, e então remover a manta aderida com uma lâmina raspadora. O impacto da manta contra a lâmina raspadora rompe algumas das ligações fibra-a-fibra dentro da manta e faz com que a manta se enrugue ou contraia.

[0003] A severidade dessa ação de crepagem depende de inúmeros fatores, in-clusive o grau de adesão entre a manta e a superfície do cilindro de crepagem. Uma adesão maior gera maciez aumentada, embora geralmente com alguma perda de resistência. Para aumentar a adesão, um auxiliar de adesivo para crepagem é usado para aumentar qualquer adesão naturalmente ocorrente que a manta pode possuir devido a seu teor de água, que irá variar bastante dependendo da extensão à qual a manta foi anteriormente seca. Os auxiliares de crepagem também devem prevenir o desgaste da superfície de secador e fornecer lubrificação entre a lâmina raspadora e a superfície de secador e reduzir a corrosão química, bem com controlar a extensão de crepagem. Um revestimento que adere a folha ao tambor irá fornecer um crepe satisfatório, conferindo absorbância e maciez com a mínima perda possível de resistência de papel. Se a adesão ao tambor secador for muito forte, a folha pode prender ou ainda "obstruir", ou seja, passar por baixo da lâmina raspadora, e se enrolar em torno do tambor secador. Se não houver adesão suficiente, a folha irá se des-prender muito facilmente e sofrer muito pouca crepagem. O adesivo de crepagem, como uma solução ou dispersão aquosa, é geralmente aspergido sobre a superfície do cilindro de crepagem, por exemplo, um secador Yankee. Essa adesão da folha ao secador Yankee aprimora a transferência de calor, permitindo uma secagem mais eficiente da folha.

[0004] Se a manta se aderir muito fortemente ao cilindro de crepagem, os agen-tes de liberação podem ser aspergidos sobre o cilindro. Esses agentes de liberação ajudam na liberação da manta de papel na lâmina de crepagem, lubrificam e protegem a lâmina contra desgaste excessivo, e modificam as propriedades do adesivo permitindo o controle de espessura de revestimento. Os agentes de liberação podem incluir materiais como óleos emulsificáveis, polifosfatos, e várias químicas do tipo tensoativo. Os agentes de liberação podem ser adicionados à extremidade úmida, misturados com o adesivo e aspergidos sobre o secador utilizando um sistema de aplicação única, ou aspergidos separadamente do adesivo através de um sistema de aplicação dedicada. O modo de ação de agentes de liberação é tal que esses intencionalmente interferem na formação do revestimento. Tipicamente, à medida que a quantidade de agente de liberação adicionada aumenta, o nível de adesão continua a diminuir.

[0005] Alguns produtos químicos hidrofóbicos, tipicamente sob a forma de emulsões aquosas, são aplicados ao equipamento de máquina de papel para atuar como agentes de liberação. Por exemplo, a Patente No. U.S. 5.658.374 de Glover ensina que uma emulsão de óleo em água contendo um álcool, um ácido graxo ou um óleo, e lecitina emulsificada com um tensoativo solúvel em água ou dispersível em água pode ser usada para controlar a deposição pegajosa sobre as superfícies de cilindros de prensa, cilindros yankee e superfícies de cilindros de sucção na fabricação de papel. Em outro exemplo, a Patente No. U.S. 5.863.385 de Siebott et al. ensina um processo para limpar e impedir a deposição sobre partes de máquina de papel, inclusive a seção de prensa, ao tratar a superfície com uma emulsão de óleo em água. A fase oleosa pode ser qualquer um entre vários compostos inclusive hidro- carbonetos saturados, álcoois graxos, ácidos graxos, ésteres de ácido graxo, óleo parafínico, óleo mineral ou poli-alfa-olefinas. Em outro exemplo, a Patente No. U.S. 6.139.911 de Vaπhecke et al. ensina o uso de microemulsões aquosas para aprimorar as propriedades de liberação de cilindros de prensa onde a fase oleosa é selecionada a partir de óleos, tensoativos insolúveis em água, polímeros insolúveis em água, e ceras. A microemulsão é aplicada primeiramente ao diluir a mesma com o excesso de água ou ao aplicar a mesma diretamente na presença de excesso de água. Quando a microemulsão for aplicada ao cilindro de prensa de maneira diluída, a emulsão se separa fazendo com que os componentes de liberação se depositem sobre a superfície de cilindro como partículas de macroemulsaão de tamanho maior (ou maiores), que são mais eficientes para realizar a liberação.

[0006] A Patente No. U.S. 6.558.513 de Pease et al. ensina o uso de polímeros de hidrocarboneto não curáveis, como polibuteno, para aprimorar a liberação de mantas de papel da superfície de cilindros de prensa ou outro equipamento de fabricação ou conversão de papel. A composição é diretamente aplicada à superfície do equipamento na ausência de água, isso poderia exigir a aplicação a um revestimento adesivo para crepagem já curado e excluir seu uso em sistemas onde o adesivo e agentes de liberação são misturados e aspergidos sobre o secador em um sistema de aplicação única. Ademais, essas composições contêm, no mínimo, 20% de polibuteno.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0007] A presente invenção proporciona um método para aprimorar a liberação de manta de papel de cilindros de prensa ou outro equipamento de processamento de papel ao interferir na formação de revestimento adesivo, fornecer lubrificação adicional entre a lâmina raspadora e a superfície de secador, e alterar as propriedades do adesivo permitindo o controle de espessura de revestimento e grau de adesão. O inventor descobriu que, surpreendentemente, composições à base de óleo de hidrocarboneto contendo uma quantidade relativamente pequena de um polímero de hidrocarboneto não curável, como polibuteno, mostram maior eficiência de liberação do que aquelas que não contêm polímero de hidrocarboneto não curável bem como aquelas que contêm uma quantidade maior de polímero de hidrocarboneto não curável.

[0008] O método compreende aplicar à superfície do equipamento uma composição compreendida de (a) um ou mais óleos de hidrocarboneto emulsificáveis, (b) um ou mais emulsificantes, e (c) um ou mais polímeros de hidrocarboneto não curáveis. Os polímeros de hidrocarboneto não curáveis usados na prática dessa invenção possuem a fórmula (CH3)3C—C(R-|)(R2)—C(R3)(R4)—C(R5)=C(CH3)2 n ou hidrogenados desses, em que Ri a R5 consistem em hidrogênio ou - CH3, com pelo menos um entre Ri a R4 sendo -CH3; e n é um número tal que o peso molecular numérico médio do polímero de hidrocarboneto é de 50 a 3000.

[0009] Os óleos de hidrocarboneto preferidos são selecionados a partir de óleos brancos, óleos minerais, ou destilados de petróleo, individualmente ou em combinação.

[0010] Os emulsificantes preferidos são selecionados a partir de tensoativos não iônicos, tensoativos aniônicos, e tensoativos catiônicos, individualmente ou em combinação.

[0011] Os polímeros de hidrocarboneto não curáveis preferidos são copolímeros de isobutileno/buteno (ou seja, polibutenos) ou hidrogenados desses.

[0012] As composições podem ser aplicadas por qualquer meio, como, mistura com o adesivo e aspersão sobre o secador utilizando um sistema de aplicação única, ou aspersão separadamente do adesivo através de um sistema de aplicação dedicado.

[0013] A composição dessa invenção também oferece vantagens adicionais. Polibutenos são conhecidos como lubrificantes eficazes, portanto, espera-se que as composições descritas nessa invenção proporcionem um benefício de lubrificação adicional para reduzir a crepagem e desgaste de lâmina raspadora. Os polibutenos são considerados agentes de liberação surpreendentemente eficazes em porções relativamente pequenas, menores do que 10%, da composição total e são menos dispendiosas do que outros agentes de liberação potenciais como fluoropolímeros e óleo de silicone.

[0014] Ademais, a invenção poderia ser usada em outras superfícies de equipamento de fabricação de papel ou processos de conversão de papel onde o aumento de liberação ou aumento da lubricidade é importante. Exemplos dessas superfícies de equipamento incluem cilindros curvos abridores, cilindros de sucção, tampas de caixa uhle, cilindros secadores, cilindros de calandragem, rolos de flauta corrugados, tecidos de fabricação de papel inclusive aqueles usados em secadores com passagem de ar, cilindros transportadores de tecido, e prensas de impressão.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0015] A figura 1 é um gráfico que ilustra a força de crepagem como uma função de polibuteno na formulação.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0016] Em um aspecto, a invenção proporciona uma composição que compreende (a) 50 a 98 partes de óleo de hidrocarboneto, (b) 1 a 40 partes de emulsificante, e (c) 1 a 10 partes de um polímero de hidrocarboneto não curável.

[0017] Em outro aspecto, a invenção proporciona um método para reduzir a adesão a uma superfície de equipamento usada na fabricação de papel ou em processos de conversão de papel, sendo que o dito método é caracterizadopor aplicar a essa superfície uma composição compreendida de um ou mais óleos de hidrocarboneto emulsificáveis, um ou mais emulsificantes, e um ou mais polímeros de hidrocarboneto não curáveis.

[0018] Os óleos de hidrocarboneto preferidos são selecionados a partir de óleos brancos, óleos minerais, ou destilados de petróleo, individualmente ou em combinação. Os emulsificantes preferidos são selecionados a partir de tensoativos não jónicos, tensoativos aniônicos, tensoativos catiônicos, individualmente ou em combinação. Os polímeros de hidrocarboneto não curáveis preferidos possuem a fórmula: (CH3)3C--C(RI)(R2)-C(R3)(R4)--C(R5)=C(CH3)2 n ou hidrogenados desses, em que Ri a Rs são hidrogênio ou -CH3, com pelo menos um entre Ri a R4 sendo -CH3; e n é um número tal que o peso molecular numérico médio do polímero de hidrocarboneto é de 50 a 3000. Os polímeros de hidrocarboneto não curáveis preferidos são copolímeros de isobutileno/buteno (ou seja, polibutenos) ou hidrogenados desses.

[0019] Em outro aspecto, a invenção proporciona um método para reduzir a adesão a uma superfície de equipamento usado na fabricação de papel ou em processos de conversão de papel, sendo que o dito método é caracterizadopor aplicar a essa superfície uma composição compreendida de um óleo de hidrocarboneto emul- sificável, um emulsificante, e um ou mais polibutenos não curáveis resultantes da copolimerização de isobutileno/buteno ou hidrogenados desses.

[0020] Embora as formulações sejam feitas com polibuteno nessa invenção, prevê-se que a invenção também poderia ter utilidade em formulações feitas com polietileno, polipropileno, e outros polímeros de hidrocarboneto similares.

[0021] Exemplos de óleos de hidrocarboneto incluem, porém sem caráter limitativo, Blandol® White Mineral Oil, (Sonneborn, Mahwah, NJ, USA) um óleo mineral branco; Hygold 100 (Ergon Refining, Jackson, MS, USA), um destilado de petróleo naftênico; Sunpar® 150, (Holly Corporation, Dallas, TX, USA) um óleo de petróleo parafínico pesado; e Unipar® 100OM, (UniSource Energy, West Chicago, IL, USA) um destilado parafínico refinado com solvente.

[0022] Exemplos de emulsificantes incluem, porém sem caráter limitativo, mono e diésteres de polietileno glicol de ácidos graxos; etoxilatos de álcool lineares e ramificados; etoxilatos de alquil fenol; ésteres de fosfato de etoxilatos de álcool lineares e ramificados; e tensoativos de amónio quaternário. Os emulsificantes estão presentes para reduzir a tensão interfacial na interface óleo-água e estabilizam as emulsões da composição antes e no ponto de aplicação.

[0023] Exemplos de polibutenos não curáveis incluem, porém sem caráter limitativo, Indopol®, (Ineos, League City, TX, USA); e Dynapak Poly® (Univar, Redmond, WA, USA).

[0024] A invenção compreende de 50 a 98 por cento por peso de óleos de hidro-carboneto emulsificáveis; de preferência, de 62 a 97 por cento.

[0025] A invenção compreende de 1 a 40 por cento por peso de emulsificantes, de preferência, de 2 a 30 por cento, com ainda mais preferência, de 5 a 25%; e de 1 a 10 por cento por peso de um polimero de hidrocarboneto não curável, de preferência, de 1 a 8 por cento, com ainda mais preferência, de 1 a 5,5 por cento. O polimero de hidrocarboneto não curável é polibuteno resultante da copolimerização de isobuti- leno/buteno ou hidrogenados desses.

[0026] Uma modalidade da composição da invenção compreende: (a) de 50 a 98 por cento por peso de óleos de hidrocarboneto emulsificáveis; (b) de 1 a 40 por cento por peso de emulsificantes, e (c) de 1 a 10 por cento por peso de um polibuteno não curável resultante da copolimerização de isobutileno/buteno ou hidrogenados desses. O peso molecular numérico médio do polibuteno não curável é de 50 a 3000.

[0027] Outros aditivos como dispersantes poliméricos poderiam ser incluídos em pequenas quantidades para aumentar a estabilidade de formulação.

[0028] EXEMPLOS

[0029] As composições químicas avaliadas nos exemplos são descritas na Tabela 1. O tensoativo usado é um diéster de polietileno glicol, PEG 400 DO. O polibuteno é Indopol L-14.

[0030] Tabela 1. Composições Químicas Usadas nos Exemplos REFÊNCIA DESCRIÇÃO CA-1 Crepetrol® 5318 RA-1 80,0% de óleo parafínico, 20,0% de tensoativo não iônico RA-2 79,2% de óleo parafínico, 19,8% de tensoativo não iônico, 1% de polibuteno RA-3 78% de óleo parafínico, 19,5% de tensoativo não iônico, 2,5% de polibuteno RA-4 76% de óleo parafínico, 19% de tensoativo não iônico, 5% de polibuteno

[0031] Exemplo 1

[0032] O ensaio de descolamento simula e mede as propriedades de adesão de uma solução adesiva que consiste em uma composição de adesivo para crepagem e agente de liberação curado entre um substrato de metal e um material fibroso. Um pano não tecido padrão é embebido na solução e, uma vez saturado, colocado em um painel de metal pré-aquecido e seco. A força média para descolar a tira da placa foi medida utilizando uma máquina de teste universal Zwick Z005 (Zwick GmbH &Co. KG, Ulm, Germany). O adesivo para crepagem usado, CA-1, é uma solução aquosa de um aduto de epicloridrina e polímero de amina catiônica Crepetrol 5318 (Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA). O agente de liberação referencial usado, RA-1, é um tensoativo em solução de solvente de hidrocarboneto.

[0033] Tabela 2 Força de Descolamento LIBERAÇÃO ADIÇÃO DE LIBERAÇÃO* FORÇA DE DESCOLA- MENTO (N/cm) Nenhuma — 0,79 RA-1 10% 0,44 RA-1 20% 0,39 RA-1 40% 0,31 RA-3 10% 0,41 RA-3 20% 0,30 RA-3 40% 0,26 • Adição de liberação fornecida como % por peso da embalagem de re-vestimento total aplicada.

[0034] A Tabela 2 mostra que a adição de uma quantidade relativamente peque-na de polibuteno, nesse caso 2,5% por peso da composição total de RA-3, causa uma redução significativa na força de descolamento exigida para superar a força de adesão.

[0035] Exemplo 2

[0036] O teste simulador de crepagem simula e mede a força exigida para crepar uma folha de papel que foi aderida a um modelo Yankee. Em uso, uma folha não crepada é aplicada a um cilindro de transferência e colocada no teor de umidade desejado ao aspergir água sobre a folha. Uma solução adesiva que consiste em uma combinação de adesivo para crepagem e agente de liberação é aspergida sobre um Yankee. Após um tempo de cura controlado, o cilindro de transferência é pressionado contra o Yankee e a folha é transferida para o Yankee. A velocidade de rotação de Yankee é aumentada para a velocidade de crepagem desejada. Quando esse estiver na velocidade de crepagem correta, uma lâmina de crepagem é colocada em contato com o cilindro, e a força exigida para crepar a folha do cilindro é medida. A temperatura do Yankee e a geometria de lâmina de crepagem podem ser variadas para simular uma variedade de condições de máquina. O adesivo para crepagem usado, CA-1, é uma solução aquosa de um aduto de epicloridrina e polímero de amina catiônica, Crepetrol 5318 (Hercules Incorporated, Wilmington, Delaware, USA). O agente de liberação referencial usado, RA-1, é um tensoativo não iônico em solução de solvente de hidrocarboneto.

[0037] Tabela 3 Força de Crepagem LIBERAÇÃO ADIÇÃO DE LIBERAÇÃO* FORÇA DE CREPAGEM (N) nenhuma ___ 93 RA-1 10% 66 RA-1 40% 50 RA-2 10% 46 RA-2 40% 43 RA-3 10% 47 RA-3 40% 46 RA-4 10% 57 RA-4 40% 50 • Adição de liberação fornecida como % por peso da embalagem de re-vestimento total aplicada.

[0038] A Tabela 3 mostra que enquanto a adição de uma quantidade relativa-mente pequena de polibuteno, nesse caso 1,0% por peso da composição total de RA-1, causa uma redução significativa na força de crepagem medida na lâmina de crepagem, a adição de mais polibuteno à composição realmente produz uma força de crepagem maior.

Claims

1. Composição para reduzir a adesão de uma manta de papel no equipamento para fabricar papel, caracterizadapelo fato de que compreende: (a) 62 a 97 por cento por peso de óleo de hidrocarboneto, (b)1 a 40 por cento por peso de emulsificante, e (c)1 a 10 por cento por peso de um polímero de hidrocarboneto não curável, em que o polímero de hidrocarboneto não curável possui a fórmula: (CHakC-C^XRz)—C(R3)(R4)—C(R5)=C(CH3)2 *- —n ou hidrogenados desses, em que Ri a Rs consistem em hidrogênio ou - CH3, com pelo menos um entre Ri a R4 sendo -CH3; e n é um número tal que o peso molecular numérico médio do polímero de hidrocarboneto é de 50 a 3000.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que pelo menos um óleo de hidrocarboneto é selecionado a partir do grupo que consiste em óleos brancos, óleos minerais, destilados de petróleo ou combinações desses.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 2, caracterizadapelo fato de que o polímero de hidrocarboneto não curável é um polibuteno resultante da co- polimerização de isobutileno/buteno ou hidrogenados desses.

4. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadapelo fato de que o polímero de hidrocarboneto não curável é um polibuteno resultante da co- polimerização de isobutileno/buteno ou hidrogenados desses.

5. Composição, de acordo com a reivindicação 4, caracterizadapelo fato de que a composição contém menos do que cerca de 8% de polibuteno.

6. Método para reduzir a adesão na crepagem de mantas de papel a um cilindro de crepagem, caracterizadopelo fato de que compreende as etapas de: a) aplicar a composição como definida na reivindicação 1 à superfície do cilindro de crepagem; b) pressionar a manta de papel contra a superfície de secagem do cilindro de crepagem para aderir a manta à superfície de secagem, e c) remover a manta da superfície de secagem com um dispositivo de crepagem, crepando a manta de papel.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos um óleo de hidrocarboneto é selecionado a partir do grupo que consiste em óleos brancos, óleos minerais, destilados de petróleo ou combinações desses.

8. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o polímero de hidrocarboneto não curável é um polibuteno resultante da copolimerização de isobutileno/buteno ou hidrogenados desses.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a composição contém menos do que cerca de 8% de polibuteno.