BR112014015206B1 - papel e métodos para fabricação de produtos de papel - Google Patents

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Abstract

COMPOSIÇÕES E MÉTODOS PARA FAZER PRODUTOS DE PAPEL São revelados sistemas de resistência de papel incluindo resina poliamina poliamidoamina epihaloidrina (PPAE).Também são revelados métodos de formação do papel incluindo um sistema de resistência compreendendo PPAE para fibra celulósica, bem como o papel resultante. .

Description

PAPEL E MÉTODOS PARA FABRICAÇÃO DE PRODUTOS DE PAPEL REFERÊNCIA CRUZADA AO PEDIDO CORRELATO
[001] Este pedido reivindica prioridade com relação ao Pedido US copendente intitulado "COMPOSITIONS AND METHODS OF MAKING PAPER PRODUCTS" apresentando número de série 13/334.866, depositado em 22 de Dezembro de 2011 que é incorporado ao presente documento como referência.
ANTECEDENTES Campo da Técnica
[002] As presentes modalidades se referem à fabricação de papel e papel.
DESCRIÇÃO DA TÉCNICA CORRELATA
[003] O papel é material em folha que contém fibras separadas, interligadas e pequenas. As fibras são normalmente conformadas em uma folha sobre um crivo fino a partir de uma suspensão aquosa diluída ou suspensão. O papel é tipicamente fabricado a partir de fibras de celulose, embora as fibras sintéticas sejam usadas ocasionalmente. Os produtos de papel fabricados a partir de fibras de celulose não tratadas perdem a sua resistência rapidamente quando umedecem, ou seja, eles têm muito pouca resistência à umectação. Resina de resistência à umectação pode ser adicionada ao papel para produzir produtos de papel mais resistentes. Os tipos de resinas de resistência a úmido, que podem ser aplicadas ao papel podem ser tanto do tipo "permanente" quanto "temporário", os quais são definidos, em parte, por quanto tempo o papel retém a sua resistência mecânica à úmido após imersão em água.
[004] Uma resina de resistência à úmido permanente comum é uma resina de resistência à úmido à base de epicloridrina, tal como epicloridrina poliamidoamina (PAE). Resinas PAE convencionais podem ser preparadas por reação de poliamidoamina com epicloridrina na razão molar de epicloridrina para grupos amina secundária, sendo a partir de cerca de 0,5 a 1 a cerca de 1,8 a 1 (por exemplo, como discutido nos documentos US 2926116, 2926154, 5171795, 5614597, 5017642, 5019606, e 7081512, cada um dos quais é incorporado ao presente documento como referência). A alta resistência à umidade permanente, muitas vezes leva a problemas de reformação de polpa de papel durante a produção para fabricação do papel. Além disso, produtos de papel sanitário com alta resistência à umidade permanente podem entupir os sistemas de esgoto e/ou fossa séptica.
[005] Poliacrilamida glioxalada (GPAM) é uma resina de resistência à úmido temporária comum. GPAM é tipicamente preparada por reação de glioxal e um polímero catiônico de base poliacrilamida (por exemplo, como discutido no documento US3556932, 4605702, 7828934 e Publicação de Pedido de Patente US número 2008/0308242, que são incorporados ao presente documento por referência). GPAM é tipicamente adicionado à suspensão de polpa antes da formação da folha de papel. Após a secagem da folha de papel tratada, acredita-se que GPAM forme ligações covalentes com o papel celulose para aumentar a resistência a seco do papel. Uma vez que a ligação covalente entre GPAM e celulose é reversível em água, esta resistência à úmido pode diminuir ao longo do tempo. O desempenho da resistência GPAM também pode ser negativamente afetado em pH relativamente alto e níveis altos de alcalinidade, quando presentes como íons bicarbonato.
[006] A presente descrição de certas vantagens e desvantagens dos métodos conhecidos e composições não se destina a limitar o âmbito da presente revelação. Com efeito, as presentes modalidades podem incluir algumas ou todas as características descritas acima, sem apresentar os mesmos inconvenientes.
SUMÁRIO
[007] Tendo em conta o precedente, uma ou mais modalidades incluem papel, os métodos para fabricação de papel, composições, e semelhantes.
[008] Pelo menos uma modalidade proporciona um papel formado por um método que compreende o tratamento de uma fibra celulósica com um sistema de resistência que compreende resina de poliamina poliamidoamina epihaloidrina.
[009] Pelo menos uma modalidade proporciona um método de produção de um papel, que compreende: a introdução de uma fibra celulósica de um sistema de resistência que compreende uma resina de poliamina poliamidoamina epihaloidrina.
[010] Pelo menos uma modalidade proporciona uma composição compreendendo uma mistura de uma resina de poliamina poliamidoamina e epihaloidrina e uma resina polimérica aldeído funcionalizada, em que a proporção em peso de resina polimérica aldeído funcionalizada para resina de poliamina poliamidoamina epihaloidrina é de cerca de 100:1 a cerca 1:100.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[011] A figura 1 ilustra graficamente a correlação entre a quantidade molar de sítios reativos de epicloridrina na poliamidoamina e a quantidade molar de epicloridrina carregada.
DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES
[012] Antes das modalidades da presente revelação serem descritas em detalhes, deve ser entendido que, a menos que indicado de outra forma, a presente revelação não se limita a determinados materiais, reagentes, materiais de reação, processos de fabricação ou outros semelhantes, como tais podem variar. Deve ser compreendido também que a terminologia utilizada no presente documento se destina apenas aos fins de descrição das modalidades particulares, e não se destina a ser limitativa. É também possível, na presente revelação, que as etapas possam ser executadas em diferentes sequências quando isso for logicamente possível.
[013] Quando é fornecida uma faixa de valores, entende-se que cada valor interveniente, ao décimo da unidade do limite inferior (a não ser que o contexto dite claramente de outro modo), entre o limite superior e inferior desse intervalo e qualquer outro valor declarado ou intervindo nessa faixa indicada, é englobado dentro da revelação. Os limites superiores e inferiores destas faixas mais baixas podem ser independentemente incluídos nas faixas mais baixas e são também englobados na revelação, sujeitos a qualquer limite especificamente excluído na faixa indicada. Quando o intervalo indicado incluir um ou ambos os limites, intervalos excluindo qualquer um ou ambos esses limites incluídos estão também incluídos na revelação.
[014] A menos que definido de outro modo, todos os termos técnicos e científicos utilizados no presente documento têm o mesmo significado que o normalmente entendido por um versado na técnica comum à qual pertence esta revelação. Embora quaisquer métodos e materiais semelhantes ou equivalentes aos descritos no presente documento também possam ser utilizados na prática ou no teste da presente revelação, os métodos e materiais preferidos são agora descritos.
[015] Todas as publicações e patentes citadas nesse relatório descritivo são incorporadas ao presente documento como referência como se cada publicação ou patente fosse especificamente e individualmente indicada para ser incorporada como referência e são incorporadas ao presente documento como referência para revelar e descrever os métodos e/ou materiais em relação aos quais as publicações são citadas. A citação de qualquer publicação se refere a sua revelação antes da data de depósito e não deve ser interpretada como uma admissão de que a presente revelação não tem direito a antecipar tal publicação em virtude de revelação prévia. Além disso, as datas de publicação providas podem ser diferentes das datas de publicação reais que podem precisar ser confirmadas independentemente.
[016] Como será evidente aos versados na técnica após leitura desta descrição, cada uma das modalidades individuais descritas e ilustradas no presente documento apresenta componentes e características que podem ser facilmente separados a partir de ou em combinação com as características de qualquer uma das várias outras modalidades diferentes, sem se afastar do âmbito ou do espírito da presente revelação. Qualquer método recitado pode ser realizado na ordem dos eventos citados ou em qualquer outra ordem que seja logicamente possível.
[017] As modalidades da presente revelação empregarão, salvo indicação em contrário, técnicas de química, química orgânica sintética, química de papel e similares, que estão dentro da perícia da arte. Tais técnicas são explicadas plenamente na literatura.
[018] Os exemplos são apresentados de modo a proporcionar aos versados na técnica com uma revelação completa e uma descrição de como realizar os métodos e utilizar as composições e os compostos revelados e reivindicados no presente documento. Esforços têm sido feitos para garantir a precisão no que diz respeito aos números (por exemplo, quantidades, temperatura, etc.), mas alguns erros e desvios devem ser contabilizados. Salvo indicação em contrário, as partes são partes em peso, a temperatura é em graus Celsius e a pressão é ou está próxima da atmosférica. A temperatura e pressão padrão são definidas como 20°C e 101,325 kPa (1 atmosfera).
[019] Deve ser observado que, como utilizado no relatório descritivo e nas reivindicações anexas, as formas singulares "um," "uma," e "o, a" incluem referências aos plurais a menos que o contexto indique claramente o contrário. Assim, por exemplo, a referência a "um suporte" inclui uma pluralidade de suportes. Nesse relatório descritivo e nas reivindicações que se seguem, será feita referência a um número de termos e frases que são definidos para ter os seguintes significados, a menos que uma intenção contrária seja aparente.
Definições
[020] O termo "substituído" se refere a qualquer um ou mais hidrogênios no átomo designado ou em um composto que pode ser substituído com uma seleção do grupo indicado, desde que a valência normal do átomo designado não seja excedida, e que a substituição resulte em um composto estável.
[021] "Monômero acrilamida" se refere a um monômero da fórmula:
H2C=C(R1)C(O)NR2R3, em que R1, é H ou alquila C1-C4, R2 e R3 são H, alquila C1-C4, arila ou arilalquila. Monômeros acrilamida exemplares incluem acrilamida e metacrilamida.
[022] "Aldeído" se refere a um composto que contém um ou mais grupos aldeído (-CHO), onde os grupos aldeídos são capazes de reagir com os grupos amino ou amida de uma amina compreendendo grupos polímero ou amido, tais como os descritos no presente documento. Exemplos de aldeídos podem incluir formaldeído, aldeído parafórmico, glutaraldeído, glioxal e semelhantes.
[023] "Grupo alifático" se refere a um grupo hidrocarboneto saturado ou insaturado, linear ou ramificado e abrange alquila, alquenila e alquinila, por exemplo.
[024] O termo "alquila" se refere a um grupo monovalente derivado de uma cadeia linear ou ramificada de hidrocarbonetos saturados pela remoção de um único átomo de hidrogênio. Exemplos de grupos alquila incluem metila, etila, n- e iso-propila, cetila e similares.
[025] "Alquileno" se refere a um grupo divalente derivado de uma cadeia linear ou ramificada de hidrocarbonetos saturados pela remoção de dois átomos de hidrogênio. Grupos alquileno exemplares incluem metileno, etileno, propileno e semelhantes.
[026] "Grupo amido" e "amida" se referem a um grupo da fórmula -C(O)NY1Y2, em que Y1 e Y2 são independentemente selecionados a partir de H, alquila, alquileno, arila e arilalquila.
[027] "Grupo amino" e "amina" se refere a um grupo da fórmula -NY3Y4, em que Y3 e Y4 são selecionados independentemente a partir de H, alquila, alquileno, arila, e arilalquila.
[028] "Arila" se refere a um sistema de anel monocíclico aromático ou multicíclico de cerca de 6 a cerca de 10 átomos de carbono. A arila é opcionalmente substituída com um ou mais dos grupos alquila C1-C20, alquileno, alcóxi, ou haloalquila. Exemplos de grupos arila incluem fenila ou naftila, ou fenila substituída ou naftila substituída.
[029] "Arilalquila" se refere a um grupo aril-alquileno, onde arila e alquileno são como definidos no presente documento. Os grupos arilalquila ilustrativos incluem benzila, feniletila, fenilpropila, 1-naftilmetila, e similares.
[030] "Alcóxi" se refere a um grupo alquila tal como definido acima, com o número indicado de átomos de carbono ligados através de uma ponte de oxigênio. Grupos alcóxi exemplificativos incluem metóxi, etóxi, n-propóxi, i-propóxi, n-butóxi, s-butóxi, t-butóxi, n-pentóxi e s-pentóxi.
[031] "Halogênio" se refere a flúor, cloro, bromo, ou iodo.
[032] "Compostos de ácido dicarboxílico" incluem ácidos dicarboxílicos alifáticos orgânicos e aromáticos (arila) e os seus cloretos de ácido correspondentes, anidridos e ésteres e suas misturas. Compostos de ácido dicarboxílico exemplares incluem ácido maleico, ácido succínico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido pimélico, ácido subérico, ácido azeláico, ácido sebásico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico, ácido naftalenodicarboxilico, maleato de dimetila, malonato de dimetila, malonato de dietila, succinato de dimetila, succinato de di-isopropila, glutarato de dimetila, glutarato de dietila, adipato de dimetila, adipato de metil etila, sebacato de dimetila, ftalato de dimetila, isoftalato de dimetila, tereftalato de dimetila, naftalenodicarboxilato de dimetila, ésteres dibásicos (DBE), poli (etileno-glicol) bis (carboximetil) éter, cloreto de succinila, glutarato, dicloreto de adipoila, cloreto de sebacoila, sebacato, cloreto de ftaloila, cloreto de isoftaloila, cloreto de tereftaloila, naftaleno, anidrido maleico, anidrido succínico, anidrido glutárico, anidrido ftálico, anidrido 1,8-naftálico, e semelhantes.
[033] "Polialquileno poliamina" pode incluir as poliaminas, tais como, polietileno poliamina, polipropileno poliamina e polioxibutileno poliamina. Em uma modalidade, "polialquileno poliamina" se refere aos compostos orgânicos que têm dois grupos de aminas primárias (NH2) - e pelo menos, um grupo amina secundário, em que os átomos de nitrogênio amino são ligados entre si por grupos de alquileno, contanto que nenhum átomo de nitrogênio esteja ligado aos mesmos átomos de carbono. Polialquileno poliaminas exemplares incluem dietilenotriamina (DETA), trietilenotetramina (TETA), tetraetilenopentamina (TEPA), dipropilenotriamina e semelhantes.
[034] "Poliamidoamina" se refere a um produto de condensação de um ou mais dos ácidos policarboxílicos e/ou um derivado de ácido carboxílico com uma ou mais de uma polialquileno poliamina.
[035] "Resistência do papel" significa uma propriedade de um material de papel, e pode ser expressa, entre outros, em termos de resistência a seco e/ou resistência no estado úmido. Resistência a seco é a resistência à ruptura exibida pela folha de papel seca, tipicamente condicionada sob umidade uniforme e as condições de temperatura ambiente antes do teste. Resistência em úmido é a resistência à ruptura exibida pela folha de papel que foi umectada com água antes do teste.
[036] Tal como empregado no presente documento, os termos "artigo" ou "produto de papel" (os dois termos podem ser usados indistintamente neste documento) são entendidos como incluindo uma folha de material que contém fibras de papel, que também podem conter outros materiais. Fibras de papel adequadas incluem fibras naturais e sintéticas, por exemplo, fibras celulósicas, fibras de madeira de todas as variedades utilizadas no fabricação de papel, outras fibras vegetais, tais como fibras de algodão, fibras derivadas de papel reciclado; e fibras sintéticas, tais como raiom, náilon, fibra de vidro ou fibras de poliolefina. O produto de papel só pode ser composto por fibras sintéticas. As fibras naturais podem ser misturadas com fibras sintéticas. Por exemplo, na preparação do produto de papel, a trama de papel ou material de papel pode ser reforçado com fibras sintéticas, tais como nylon ou fibra de vidro, ou impregnado com materiais não fibrosos, tais como os plásticos, os polímeros, resinas, ou loções. Tal como utilizados no presente documento, os termos " trama de papel", e "trama" são entendidos como incluindo tanto a formação e os materiais conformados em folha de papel, papéis e materiais de papel contendo as fibras de papel. O produto de papel pode ser de um material de papel laminado, compósito ou revestido. O produto de papel pode ser alvejado ou não alvejado.
[037] O papel pode incluir, mas não está limitado aos papéis para escrita e impressão (por exemplo, papel não revestido mecânico, totalmente revestido, folha livre revestida, folha livre não revestida, revestida mecânica e semelhantes), revestido folha livre mecânico, não revestidos, e similares), papéis industriais, papéis de seda de todas variedades, cartão, papelão, papéis de embalagem (por exemplo, papel Kraft não alvejado, papel Kraft alvejado), papéis de embrulho, fitas adesivas de papel, sacos de papel, toalhas de papel, atoalhados, papéis de parede, revestimentos de tapete, filtros de papel, tapetes de papel, papéis decorativos, lençóis descartáveis e vestuário e outros.
[038] O papel pode incluir produtos de papel tecido. Produtos de papel tecido incluem tecidos higiênicos, tecidos domésticos, tecidos industriais, tecidos faciais, tecidos cosméticos, tecidos macios, tecidos absorventes, tecidos medicamentosos, papel higiênico, papel toalha, guardanapos de papel, toalhas de papel, lençóis de papel e afins. Produtos de papel comum incluem classificação de impressão (por exemplo, papel de jornal, catálogo, rotogravura, publicação, notas de dinheiro, documentos, bíblia, ligação, livro, artigos de papelaria), classificação industrial (por exemplo, saco, papel de revestimento), média ondulação, papel para construção, a prova de gordura, glacê) e classificação tecido (papel higiênico, atoalhados, condensador, embrulho).
[039] Em uma modalidade exemplar, o papel tecido pode ser um feltro prensado papel tecido, um papel tecido padrão densificado, ou um papel tecido de volume elevado ou não compactado. Em uma modalidade exemplar, o papel tecido pode ser nervurado ou não nervurado, de uma construção homogênea ou de camadas múltiplas, em camadas ou não (misturados), e de uma dobra, de duas dobras, três ou mais dobras. Em uma modalidade exemplar, papel tecido inclui produtos de papel tecido macio e absorvente, que são produtos de tecido de consumo.
[040] "Papel cartão" é um papel que é mais grosso, mais pesado e menos flexível que o papel convencional. Muitas das espécies de madeira e de árvores de madeira macia são utilizadas na produção da pasta de papel por meio de processos mecânicos e químicos que separam as fibras da matriz de madeira. O papel cartão pode incluir, mas não está limitado ao papel cartão semiquímico, papel de revestimento, papelão para invólucro, meio canelado, papelão para caixas de dobrar, e cartão de embalagem.
[041] Em uma modalidade exemplar, papel se refere a um produto de papel, tal como papelão seco, papel fino, toalha, tecido e produtos para impressão de jornal. As aplicações de papelão seco incluem revestimento, ondulação média, papelão seco alvejado e não alvejado.
[042] Em uma modalidade, o papel pode incluir papel cartão, papelão para invólucro e papelão/papel especial. O papel pode incluir, papelão para caixa, papelão para caixa de dobrar, papelão Kraft não alvejado, papelão reciclado, papelão para embalar alimentos, cartão com interior branco acinzentado, papelão alvejado sólido, papelão não alvejado sólido, papelão para líquidos, papelão para revestimento, papelão ondulado, papelão para núcleo, base para papel de parede, placa de gesso, papel para encadernação, papelão de polpa de madeira, papelão para saco, papelão para revestimento, painel de gesso e semelhantes.
[043] "Polpa" se refere a um material celulósico fibroso. Fibras adequadas para a produção de polpas são todos os tipos convencionais, pó exemplo, pasta mecânica, pasta química alvejada e não alvejada, celulose reciclada, e cargas de papel obtidas de todos os anuários. A pasta mecânica inclui, por exemplo, madeira triturada, pasta termomecânica (TMP), pasta quimio-termo-química (CTMP), pasta mecânica produzida por moagem pressurizada, pasta de papel semiquímica, pasta química de alto rendimento e de refinação da polpa mecânica (RMP). Exemplos de pastas químicas adequadas são sulfato, sulfito, e polpas de com carbonato de sódio. As polpas químicas não alvejadas que são também referidas como polpa Kraft não alvejada, podem ser especificamente empregadas.
[044] "Pasta de papel" se refere a uma mistura de polpa e de água. A pasta de papel é preparada, na prática, empregando água, que pode ser parcial ou completamente reciclada a partir da máquina de papel. A mesma pode ser água branca tratada ou não tratada ou uma mistura de tais qualidades de água. A pasta de papel pode conter substâncias interferentes (por exemplo, cargas). O teor de carga do papel pode ser de até cerca de 40% em peso. Cargas adequadas são, por exemplo, argila, caulim, giz natural e precipitado, dióxido de titânio, talco, sulfato de cálcio, sulfato de bário, alumina, branco de cetim ou misturas das cargas indicadas.
[045] "Processo de fabricação de papel" é um método de fabricação de produtos de papel a partir de pasta de papel, compreendendo, nomeadamente, a formação de uma suspensão de pasta aquosa, que pode incluir uma fibra celulósica, a drenagem da suspensão de pasta para formar uma folha e secagem da folha. As etapas de formação para fabricação da folha de papel, drenagem e secagem podem ser realizadas de qualquer forma convencional, geralmente conhecida dos versados na técnica.
Discussão Geral
[046] Em várias modalidades exemplares descritas no presente documento, um material de papel pode ser formado por tratamento de uma fibra celulósica ou de uma pasta de polpa aquosa, com um sistema de resistência de papel que compreende uma resina de poliamina poliamidoamina epihaloidrina.
[047] Em uma modalidade exemplar, a resina de poliamina poliamidoamina epihaloidrina pode incluir, por exemplo, aquelas obtidas usando um ou mais processos, tal como descrito no Pedido US número de série 13/074.469 e depositado em 29 de março de 2011, o qual é incorporado ao presente documento como referência na sua totalidade. Em uma modalidade exemplar, a resina de poliamina poliamidoamina epihaloidrina pode ser o produto de reação de três componentes:uma poliamina, uma poliamidoamina, e uma epihaloidrina. Em uma modalidade exemplar, uma ou ambas de poliamidoamina e poliamina podem conter uma amina primária ou secundária, que pode reagir com a epihaloidrina. A epihaloidrina pode reticular a poliamidoamina e a poliamina durante a reação para formar a resina de poliamina poliamidoamina epihaloidrina, resultando em uma estrutura polimérica ramificada.
[048] Em uma modalidade exemplar, a poliamina pode incluir um dentre amônio, uma amina alifática, uma amina aromática, ou uma polialquileno-poliamina. Em uma modalidade exemplar, a polialquileno-poliamina pode incluir uma polietileno poliamina, uma polipropileno poliamina, polibutileno poliamina, uma polipentileno poliamina, uma polihexileno poliamina ou uma mistura das mesmas. Em uma modalidade exemplar, a poliamina pode incluir etilenodiamina (EDA), dietilenotriamina (DETA), trietilenotetramina (TETA), tetraetilenopentamina (TEPA), dipropilenotriamina (DPTA), bis-hexametilenotriamina (BHMT), N-metilbis (aminopropil) amina (MBAPA), aminoetil-piperazina (AEP), pentaetilenohexamina (PEHA), ou suas misturas.
[049] Em uma modalidade exemplar, as poliamidoaminas podem geralmente ser preparadas por reação de um ácido policarboxílico e/ou um derivado de ácido carboxílico com uma ou mais das poliaminas, tais como, por exemplo, aquelas descritas acima. Os reagentes podem ser aquecidos a uma temperatura elevada, por exemplo, cerca de 125 a 200°C. Os reagentes podem ser deixados reagir por um período de tempo predeterminado, por exemplo, cerca de 1 a 10 horas. Durante a reação, água de condensação pode ser coletada. A reação pode prosseguir até que a quantidade teórica de água destilada seja coletada da reação. Em uma modalidade exemplar, a reação pode ser conduzida à pressão atmosférica.
[050] Em modalidades alternativas, a reação pode prosseguir em uma pressão reduzida. Quando é empregada uma pressão reduzida, uma temperatura mais baixa de cerca de 75°C a 180°C pode ser utilizada. Ao final dessa reação, o produto resultante pode ser dissolvido em água a uma concentração de cerca de 20 a 90% em peso total de sólidos de polímero, ou cerca de 30 a 80% em peso total de sólidos de polímero, ou cerca de 40 a 70% em peso total de sólidos de polímeros. Na preparação das poliamidoaminas, a relação molar da poliamina para o ácido policarboxílico e/ou um derivado de ácido carboxílico pode ser de cerca de 1,05 a 2,0.
[051] Em uma modalidade exemplar, o ácido policarboxílico e/ou derivados de ácido policarboxílico dos (por exemplo, um éster de ácido policarboxílico, um haleto ácido do ácido policarboxílico, um anidrido ácido do ácido policarboxílico, e semelhantes) podem incluir ácido malônico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido azeláico, ácido cítrico, ácido tricarbalílico (ácido 1,2,3-propanotricarboxílico), ácido 1,2,3,4-butanotetracarboxílico, ácido nitriltriacético, N,N,N',N'-etilenodiaminotetraacetato, ácido 1,2- ciclohexanodicarboxílico, ácido 1,3-ciclohexanodicarboxilico, ácido 1,4-ciclohexanodicarboxílico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico, ácido 1,2,4-benzenotricarboxílico (ácido trimelítico), ácido 1,2,4,5-benzenotetracarboxilico (ácido piromelítico), éster carboxilato de qualquer um destes, um haleto ácido de qualquer um destes, um anidrido ácido de qualquer destes, ou uma mistura dos mesmos.
[052] Em uma modalidade exemplar, um éster de ácido policarboxílico pode incluir adipato de dimetila, malonato de dietila, malonato de dietila, succinato de dimetila, glutarato de dimetila e glutarato de dietila. Em uma modalidade exemplar, o anidrido ácido pode incluir anidrido succínico, anidrido maleico, dianidrido de N,N,N',N'-etilenodiaminatetraacetato, anidrido ftálico, anidrido metílico, anidrido piromelítico ou uma mistura dos mesmos. Em uma modalidade exemplar, o haleto ácido pode incluir cloreto de adipoila, cloreto de glutarila, cloreto de sebacoila ou uma mistura dos mesmos.
[053] Em uma modalidade exemplar, a poliamidoamina pode ter uma proporção molar de polialquileno poliamina para ácido dicarboxílico de cerca de 2:1 a 0,5:1, cerca de 1,8:1 a 0,75:1, ou de cerca de 1,6:1 a 0,85:1.
[054] Em uma modalidade exemplar, a resina de poliamidoamina pode ter uma viscosidade específica reduzida de cerca de 0,02 dL/g a 0,25 dL/g, cerca de 0,04 dL/g a 0,20 dL/g ou cerca de 0,06 dL/g a 0,18 dL/g. Viscosidade especifica reduzida (RSV) pode ser medida utilizando um viscosímetro capilar de vidro, a 30°C. O tempo de efluxo de cada amostra pode ser determinado por três vezes e o tempo médio de efluxo calculado. A VSR pode ser calculada utilizando a seguinte fórmula (1):
RSV - ( (t -to) ) / (to c) (1)
onde t é o tempo médio de efluxo da amostra de poliamidoamina diluída com uma solução de 1M NaCl, t0 é o tempo médio de efluxo de uma solução de 1M NaCl, c é a concentração da amostra de poliamidoamina diluída, que é de 5 g/dL.
[055] Em uma modalidade exemplar, a epihaloidrina pode ser um agente de reticulação bifuncional que é usado para preparar a resina de poliamina poliamidoamina epihaloidrina. Em uma modalidade exemplar, a epihaloidrina pode incluir epicloridrina, epifluorohidrina, epibromidrina ou epiiodoidrina, epihaloidrinas substituídas com alquila, ou misturas dos mesmos. Em uma modalidade exemplar, o reticulador difuncional para a preparação da resina de poliamina poliamindoamina epihaloidrina é a epicloridrina.
[056] Em uma modalidade exemplar, a resina de poliamidoamina poliamina epihaloidrina geralmente pode ser formada por reação de poliamina, poliamidoamina e a epihaloidrina, em um meio aquoso.
[057] Em uma modalidade exemplar, a relação em peso de poliamina para poliamidoamina, pode ser de cerca de 1:100 a 100:1, cerca de 1:50 a 50:1, ou cerca de 1:20 a 20:1. Em uma modalidade exemplar, a temperatura de reação pode ser de cerca de 25 a 100°C, cerca de 40 a 90°C, ou cerca de 50 a 80°C.
[058] Em uma modalidade exemplar, os sólidos totais da resina de poliamina poliamidoamina epihaloidrina podem ser de cerca de 5 a 80%, cerca de 10 a 50%, ou cerca de 15 a 30%. Em uma modalidade exemplar, os valores de pH da resina de poliamina poliamidoamina epihaloidrina podem ser de cerca de 2 a 10, de cerca de 3 a 9, ou cerca de 3 a 8. Em uma modalidade ilustrativa, o peso molecular médio em peso da resina de poliamina poliamidoamina epihaloidrina pode ser de cerca de 350 Daltons (Da) a 10 milhões Da, cerca de 1.000 Da até 5.000.000 Da, ou cerca de 5.000 Da e 3.000.000 Da. Em uma modalidade exemplar, a viscosidade Brookfield da resina de poliamina poliamidoamina epihaloidrina pode ser de cerca de 3-1.000 cps, cerca de 5-500 cps, ou cerca de 8 300 cps, por 20% em peso de solução aquosa.
[059] Em uma modalidade exemplar, a resina de poliamina poliamidoamina epihaloidrina tem uma proporção de epihaloidrina/amina (também referida no presente documento como "epi/amina" ou "E/N") de cerca de 0,8 ou menos, cerca de 0,5 ou menos, cerca de 0,45 ou menos, cerca de 0,4 ou menos, ou cerca de 0,3 ou menos. A proporção de epi/amina é calculada como o teor molar de epicloridrina para o teor de amina. Em uma modalidade, a resina de poliamina poliamidoamina epihaloidrina tem uma proporção E/N de cerca de 0,01 a 0,8, cerca de 0,01-0,5, cerca de 0,01 a 0,45, cerca de 0,01 e 0,4 ou cerca de 0,01 a 0,3.
[060] Em uma modalidade exemplar, um sistema de resistência de papel pode incluir tanto uma resina polimérica aldeído funcionalizada e uma resina poliamina poliamidoamina epihaloidrina (por exemplo, resina poliamina poliamidoamina epicloroidrina (PPAE)).
[061] Em uma modalidade exemplar, a resina polimérica aldeído funcionalizada pode ser produzida por reação de um polímero, incluindo um ou mais grupos hidroxila, amina ou amida com um ou mais aldeídos. Em uma modalidade exemplar, a resina polimérica aldeído polimérico funcionalizada pode compreender poliacrilamidas glioxiladas, celulose com alto teor de aldeído, polissacarídeos funcionais de aldeído ou amidos catiônicos, aniônicos ou não iônicos funcionais de aldeído. Os materiais exemplares incluem os revelados na Patente US número 4.129.722, que é incorporada ao presente documento como referência. Um exemplo de um amido funcional de aldeído catiônico solúvel disponível comercialmente é Cobond® 1000 comercializado pela National Starch. Polímeros aldeído funcionalizados exemplares adicionais podem incluir polímeros de aldeído, tais como, os revelados na Patente US número 5.085.736; Patente US número 6.274.667; e Patente US número 6.224.714; todos os quais são incorporados ao presente documento como referência, bem como a aqueles do documento WO 00/43428 e a celulose funcional aldeído descrita no documento WO 00/50462 A e WO 01l/34903 Al. Em uma modalidade exemplar, as resinas poliméricas funcionais aldeído podem ter um peso molecular de cerca de 10.000 Da ou superior, de cerca de 100.000 Da ou mais, ou cerca de 500.000 Da ou mais. Alternativamente, as resinas poliméricas aldeído funcionalizadas podem ter um peso molecular abaixo de cerca de 200.000 Da, tal como abaixo de cerca de 60.000 Da.
[062] Em uma modalidade exemplar, outros exemplos de polímeros aldeído funcionalizados podem incluir guar dialdeído, aditivos de resistência à umidade aldeído funcionais, que compreendem ainda os grupos carboxílicos como divulgado no WO 01/83887, inulina dialdeído, e poliacrilamidas anfotéricas e aniônicas dialdeído modificadas do documento WO00/11046, cada um sendo incorporado ao presente documento como referência. aqui incorporados por referência. Outro polímero aldeído funcionalizado exemplar é um agente tensoativo contendo aldeído, tal como os revelados na Patente US número 6.306.249, que é incorporada ao presente documento como referência.
[063] Quando usado na modalidade exemplar, o polímero aldeído funcionalizado pode ter, pelo menos, cerca de 5 miliequivalentes (meq) de aldeído por 100 gramas de polímero, mais especificamente, pelo menos, cerca de 10 meq, mais especificamente cerca de 20 meq ou mais, e mais especificamente cerca de 25 meq, por 100 gramas de polímero ou mais.
[064] Em uma modalidade exemplar, o polímero aldeído polimérico funcionalizado pode ser uma poliacrilamida glioxilada, tal como uma poliacrilamida glioxilada catiônica como descrito nas Patentes US números 3.556.932, 3.556.933, 4605702, 7828934, e 20080308242, cada uma sendo incorporada ao presente documento como referência. Tais compostos incluem FENNOBOND™ 3000 e PAREZ™ 745 da Kemira Chemicals de Helsinki, Finlândia, HERCOBOND™ 1366, fabricado pela Hercules, Inc. de Wilmington, Del.
[065] Em uma modalidade exemplar, o polímero aldeído funcionalizado é uma resina de poliacrilamida glioxalada tendo a razão entre o número de grupos de glioxal substituídos para o número de grupos amida de glioxal reativa em excesso a cerca de 0,03:1, sendo um excesso de cerca 0,10:1, ou estando em excesso de cerca de 0,15:1.
[066] Em uma modalidade exemplar, o polímero aldeído funcionalizado pode ser uma resina de poliacrilamida glioxalada tem uma espinha dorsal de poliacrilamida com uma proporção molar de cloreto de acrilamida dimetildialilamônio de cerca de 99:1 a 50:50, a cerca de 98:1 a 60:40, ou cerca de 96:1 a 75:25. Em uma modalidade ilustrativa, o peso molecular médio em peso da estrutura de poliacrilamida pode ser de cerca de 250.000 Da ou menos, cerca de 150.000 Da ou menos, ou cerca de 100.000 Da ou menos. A viscosidade de Brookfield da estrutura de poliacrilamida pode ser de cerca de 10 a 10.000 cps, de cerca de 25-5.000 cps, cerca de 50 a 2.000 cps, para 40% em peso de solução aquosa.
[067] Em uma modalidade exemplar, a relação de peso da resina polimérica aldeído funcionalizada para a poliamina poliamidoamina epihaloidrina pode ser de cerca de 1:100 a 100:1, ou cerca de 1:50 a 50:1, ou cerca de 1:20 para 20:1. Deve ser notado em uma modalidade exemplar, que a relação pode ser modificada para proporcionar o desempenho e/ou características de custo, conforme necessário ou desejado.
[068] Em uma modalidade exemplar, o sistema de resistência do papel (por exemplo, resina poliamina poliamidoamina epihaloidrina ou uma resina polimérica aldeído funcionalizada e resina poliamina poliamidoamina epihaloidrina) podem ser fornecidas a uma suspensão de pasta, que pode ser usada para produzir um produto de papel. Como resultado, o sistema de resistência está disperso por todo o produto de papel resultante.
[069] Em uma modalidade exemplar, o sistema de resistência (ou de uma parte do mesmo) pode ser aplicado como uma solução(s) aquosa a uma trama de celulose, pasta fibrosa ou fibras individuais. Além de ser aplicado como uma solução aquosa, o sistema de resistência (ou um seu componente) pode também ser aplicado sob a forma de uma suspensão, uma pasta, ou como um reagente seco, dependendo da aplicação específica. Em uma modalidade exemplar, PPAE e um polímero funcionalizado com aldeído podem ser providos como um reagente seco, com água suficiente para permitir a interação entre o polímero PPAE com as moléculas do polímero aldeído funcionalizado.
[070] Em uma modalidade exemplar, um sistema de resistência, incluindo polímero PPAE e o polímero aldeído funcionalizado, os componentes individuais podem ser combinados em primeiro lugar e, em seguida, aplicados a uma trama ou fibras, ou os dois componentes podem ser aplicados sequencialmente em qualquer ordem. Depois dos dois componentes terem sido aplicados à trama, a trama ou fibras são secas e aquecidas suficientemente para atingir a interação desejada entre os dois compostos.
[071] A título de exemplo apenas, a aplicação do sistema de resistência (ou de uma parte do mesmo) pode ser realizada por qualquer um dos métodos que se seguem ou as suas combinações.
[072] Em uma modalidade exemplar, o método pode incluir a adição direta do sistema de resistência (ou um seu componente) a uma pasta fibrosa, tal como por injeção do composto em uma lama antes da entrada na caixa de chegada. Em uma modalidade exemplar, a pasta pode ser de cerca de 0,1% a cerca de 50%, cerca de 0,2% a 10%, cerca de 0,3% a cerca de 5%, ou cerca de 0,4% a cerca de 4%.
[073] Em uma modalidade exemplar, o método pode incluir a pulverização do sistema de resistência (ou um seu componente) a uma trama de fibras. Por exemplo, os bicos de pulverização podem ser montados sobre uma trama de papel em movimento para aplicar uma dose desejada de uma solução a uma trama que pode ser úmida ou substancialmente seca.
[074] Em uma modalidade exemplar, o método pode incluir a aplicação do sistema de resistência (ou um seu componente) por pulverização ou outros meios a uma correia em movimento ou tecido, que por sua vez contata a trama de tecido para aplicar o produto químico à trama, tal como é revelado no documento WO 01/49937.
[075] Em uma modalidade exemplar, o método pode incluir a impressão do sistema de resistência (ou um componente do mesmo) em uma trama, tal como por impressão offset, rotogravura, flexografia, impressão a jato de tinta, impressão digital de qualquer tipo, e semelhantes.
[076] Em uma modalidade exemplar, o método pode incluir o revestimento do sistema de resistência (ou um seu componente) sobre uma ou ambas as superfícies da trama, tal como por revestimento de lâmina, revestimento faca de ar, revestimento de curto tempo de espera, revestimento de molde e similares.
[077] Em uma modalidade exemplar, o método pode incluir a extrusão de um cabeçote de matriz do sistema de resistência (ou um seu componente), sob a forma de uma solução, uma dispersão ou emulsão ou uma mistura viscosa.
[078] Em uma modalidade exemplar, o método pode incluir a aplicação do sistema de resistência (ou um seu componente) às fibras individualizadas. Por exemplo, as fibras secas trituradas ou cintiladas podem ser arrastadas em uma corrente de ar combinada com um aerossol ou pulverização do composto para o tratamento de fibras individuais antes da incorporação a uma trama ou outro produto fibroso.
[079] Em uma modalidade exemplar, o método pode incluir a impregnação de uma trama úmida ou seca, com uma solução ou pasta do sistema de resistência (ou um seu componente), onde o sistema de resistência (ou um seu componente) penetra a uma distância significativa na espessura da trama, tal como cerca de 20% ou mais da espessura da trama, a cerca de 30% ou mais da espessura da trama, e cerca de 70% ou mais da espessura da trama, incluindo penetração completa através da trama ao longo toda a extensão de sua espessura.
[080] Em uma modalidade, o método para a impregnação de uma trama úmida pode incluir a utilização do sistema de Hydra-Sizer®, produzido pela Black Clawson Corp, Watertown, N.Y. como descrito em "New Technology to Apply Starch and Other Additives" Pulp and Paper Canada, 100(2): 100(2): T42-T44 (Fevereiro de 1999) . Este sistema inclui uma matriz, uma estrutura de apoio ajustável, um recipiente de captura, e um sistema de alimentação de aditivo. Uma cortina fina descendente de líquido ou pasta é criada a qual contata a trama em movimento abaixo da mesma. Um grande número de doses aplicadas do material de revestimento pode ser obtido com a boa operabilidade. O sistema também pode ser aplicado ao revestimento de cortina de uma trama relativamente seca, tal como uma trama, antes ou depois da formação das nervuras.
[081] Em uma modalidade exemplar, o método pode incluir a aplicação de espuma do sistema de resistência (ou um seu componente) a uma trama de fibras {por exemplo, revestimento de espuma), ou para aplicação tópica ou para a impregnação do aditivo na trama sob a influência de um diferencial de pressão (por exemplo, impregnação assistida a vácuo da espuma). Princípios de aplicação de espuma de aditivos, tais como agentes ligantes são descritos nas seguintes publicações: F. Clifford, "Foam Finishing Technology: The Controlled Application of Chemicals to a Moving Substrate" Textile Chemist and Colorist, volume 10, número 12, 1978, páginas 37-40; C.W. Aurich, "Uniqueness in Foam Application", Proc. 1992 Tappi Nonwovens Conference, Tappi Press, Atlanta, Georgia, 1992, pp.15-19; W. Hartmann, "Application Techniques for Foam Dyeing & Finishing", Canadian Textile Journal, April 1980, p. 55; Patente US número 4.297.860 e Patente US número 4.773.110, cada uma dos quais é incorporada ao presente documento como referência.
[082] Em uma modalidade exemplar, o método pode incluir o preenchimento de uma solução que contém o sistema de resistência (ou um seu componente) em uma trama fibrosa existente.
[083] Em uma modalidade exemplar, o método pode incluir a alimentação de fluido de rolos de uma solução de sistema de resistência (ou um seu componente) para aplicação à trama.
[084] Quando aplicada à superfície de uma trama de papel, uma modalidade exemplar da presente revelação pode incluir a aplicação tópica do sistema de resistência do papel (por exemplo, o polímero PPAE e, opcionalmente, a resina polimérica aldeído funcionalizada) pode ocorrer em uma trama embrionária antes de secagem em Yankee, ou por meio de secagem e, opcionalmente, depois que a secagem em vácuo final tenha sido aplicada.
[085] Em uma modalidade exemplar, o nível de aplicação do sistema de resistência do papel pode ser de cerca de 0,05% a cerca de 10% em peso em relação à massa seca da trama para qualquer sistema de resistência do papel. Na modalidade exemplar, o nível de aplicação pode ser de cerca de 0,05% a cerca de 4%, ou cerca de 0,1% a cerca de 2%. Níveis de aplicação superiores e inferiores estão também dentro do âmbito das modalidades. Em algumas modalidades, por exemplo, os níveis de aplicação entre cerca de 5% a cerca de 50% ou mais podem ser considerados.
[086] Em uma modalidade exemplar, o sistema de resistência do papel quando combinado com a trama ou com fibras celulósicas pode ter qualquer pH, no entanto, em muitas modalidades é desejável que o sistema de resistência do papel seja uma solução em contato com a toalha de papel ou com fibras tendo um pH abaixo de cerca de 10, a cerca de 9, cerca de 8 ou cerca de 7, tal como cerca de 2 a cerca de 8, cerca de 2 a cerca de 7, cerca de 3 a cerca de 6, e de cerca de 3 a cerca de 5,5. Alternativamente, o intervalo de pH pode ser de cerca de 5 a cerca de 9, cerca de 5,5 a cerca de 8,5, ou cerca de 6 a cerca de 8. Estes valores de pH podem ser aplicados ao polímero PPAE antes do contato da trama ou fibras, ou a uma mistura do sistema de resistência do papel em contato com a toalha de papel ou as fibras antes da secagem.
[087] Em uma modalidade exemplar, antes do sistema de resistência do papel ser aplicado a uma trama existente, tal como uma trama embrionária úmida, o nível da banda de sólidos pode ser de cerca de 10% ou superior (ou seja, a trama compreende cerca de 10 g de sólidos secos e 90 g de água, tal como, qualquer um dos níveis de sólido que se seguem ou mais altos: cerca de 12%, cerca de 15%, cerca de 18%, cerca de 20%, cerca de 25%, cerca de 30%, cerca de 35%, cerca de 40%, cerca de 45%, cerca de 50%, cerca de 60%, cerca de 75%, cerca de 80%, cerca de 90%, cerca de 95%, cerca de 98%, e cerca de 99%, com intervalos exemplares de cerca de 30% a cerca de 100% ou cerca de 65% a cerca de 90%).
[088] Ignorando a presença de outros compostos químicos que não o sistema de resistência do papel e focando na distribuição do sistema de resistência do papel na trama, um versado na técnica reconhecerá que o sistema de resistência do papel (incluindo os componentes e/ou seus derivados) pode ser distribuído em uma ampla variedade de maneiras. Por exemplo, o sistema de resistência do papel pode ser distribuído de maneira uniforme, ou presente em um padrão na trama, ou seletivamente presente em uma superfície ou no interior de uma camada de uma trama de camadas múltiplas. Em tramas de multicamadas, toda a espessura da trama de papel pode ser submetida à aplicação do sistema de resistência do papel e outros tratamentos químicos descritos no presente documento, ou de cada camada individual que pode ser tratada com o sistema de resistência do papel e outros tratamentos químicos de forma independente da presente invenção. Em uma modalidade exemplar, o sistema de resistência do papel é predominantemente aplicado a uma camada de uma trama de camadas múltiplas. Em alternativa, pelo menos uma camada é tratada com significativamente menos sistema de resistência do papel que outras camadas. Por exemplo, uma camada interior pode servir como uma camada tratada com o aumento da resistência à água ou outras propriedades.
[089] Em uma modalidade exemplar, o sistema de resistência do papel também pode ser associado seletivamente com um de uma pluralidade de tipos de fibras, e pode ser adsorvido ou quimicamente absorvido na superfície de um ou mais tipos de fibras. Por exemplo, fibras Kraft alvejadas podem ter uma maior afinidade com o sistema de resistência do papel que as fibras sintéticas que podem estar presentes.
[090] Em uma modalidade exemplar, determinadas distribuições químicas podem ocorrer nas tramas que são de padrão densificado, como as tramas divulgadas em qualquer uma das Patente US número 4.514.345; Patente US número 4.528.239; Patente US número 5.098.522; Patente US número 5.260.171; Patente US número 5.275.700; Patente US número 5.328.565; Patente US número 5.334.289; Patente US 5.431.786; Patente US número 5.496.624; Patente US número 5.500.277; Patente US número 5.514.523; Patente US número 5.554.467; Patente US número 5.566.724; Patente US número 5.624.790; e Patente US número 5.628.876, cujas descrições são incorporadas ao presente documento como referência, na medida em que não são contraditórias em relação ao mesmo.
[091] Em uma modalidade exemplar, o sistema de resistência do papel ou outros produtos químicos pode ser concentrado seletivamente nas regiões densificadas da trama (por exemplo, uma trama densificada correspondendo a regiões da trama comprimida por um tecido de impressão a prensagem da trama contra um secador Yankee, em que a trama densificada pode fornecer uma boa resistência à tração para a trama tridimensional). Isto se aplica quando as regiões densificadas foram impressas contra uma superfície quente do secador enquanto a trama se encontra ainda úmida o suficiente para permitir que a migração de líquido entre as fibras possa ocorrer por meio de forças capilares, quando uma porção da trama é seca. Neste caso, a migração da solução aquosa do sistema de resistência do papel pode mover o sistema de resistência do papel para as regiões densificadas experimentando a mais rápida secagem ou níveis mais elevados de transferência de calor.
[092] O princípio da migração química a um nível microscópico, durante a secagem é bem atestado na literatura. Vide, por exemplo, A.C. Dreshfield, "The Drying of Paper" Tappi Journal, vol. 39, número 7, 1956, páginas 449-455; A.A: Robertson, "The Physical Properties of Wet Webs. Part I" Tappi Journal, vol. 42, número 12, 1959, páginas 969-978; Patente US número 5.336.373, e Patente US número 6.210.528, cada uma das quais é incorporada ao presente documento como referência.
[093] Sem se pretender ficar limitado pela teoria, acredita-se que a migração química possa ocorrer durante a secagem quando o teor de sólidos inicial (nível de secagem) da trama for inferior a cerca de 60% (por exemplo, inferior a qualquer de aproximadamente 65%, aproximadamente 63%, cerca de 60%, cerca de 55%, cerca de 50%, cerca de 45%, cerca de 40%, cerca de 35%, cerca de 30%, e cerca de 27%, tal como cerca de 30% a 60%, ou cerca de 40% de cerca de 60%). O grau de migração química pode depender, por exemplo, na química da superfície das fibras, dos produtos químicos envolvidos, dos detalhes de secagem, da estrutura da trama, e assim por diante. Por outro lado, se a trama com um teor de sólidos abaixo de cerca de 60% for seca por meio de um nível elevado à secura, tal como, pelo menos, qualquer um de cerca de 60% de sólidos, cerca de 70% de sólidos e cerca de 80% de sólidos (por exemplo, a partir de 65% de sólidos a 99% de sólidos, ou a partir de 70% de sólidos a 87% de sólidos), em seguida, as regiões da trama colocadas por cima dos condutos de deflexão (ou seja, as "cúpulas" volumosas do padrão de trama densificado) podem ter uma maior concentração do sistema de resistência do papel ou outros produtos químicos solúveis em água que as regiões densificadas, uma vez que a secagem tenderá a ocorrer em primeiro lugar nas regiões da trama através da qual o ar pode passar facilmente, e transporte capilar pode trazer o fluido das porções adjacentes da trama para as regiões onde a secagem está ocorrendo mais rapidamente. Em resumo, dependendo de como é realizada a secagem, reagentes solúveis em água podem estar presentes a uma concentração relativamente elevada (em comparação com outras partes da trama) nas regiões densificadas ou nas regiões menos densificadas ("cúpulas").
[094] O sistema de resistência do papel (ou componentes ou seus derivados) pode também estar presente de modo substancialmente uniforme na trama, ou pelo menos, sem uma concentração seletiva quer nas regiões densificadas ou não densificadas.
[095] De acordo com um método exemplar, as condições (por exemplo, a temperatura da pasta de papel, a temperatura da pré-mistura dos componentes, o tempo de pré-mistura dos componentes, a concentração da solução de papel, mistura de sólidos e semelhantes) da pasta de papel e processo podem variar, conforme necessário ou desejado, dependendo do produto de papel específico a ser formado, as características do produto de papel formado, e semelhantes. Em uma modalidade, a temperatura da suspensão de pasta pode ser de cerca de 10 a 80°C, quando o sistema de resistência é adicionado à pasta de celulose. Em uma modalidade, as variáveis do processo podem ser modificadas conforme necessário ou desejado, incluindo, por exemplo, a temperatura da pré-mistura dos componentes, o tempo de pré-mistura dos componentes, e a concentração da suspensão de pasta.
[096] Em várias modalidades exemplares um papel pode ser formado por tratamento de uma fibra celulósica ou de uma suspensão de pasta aquosa com um sistema de resistência, tal como aqui descrito. O papel pode ser formado usando um ou mais métodos, incluindo aqueles descritos no presente documento.
EXEMPLOS
[097] Agora, tendo descrito as modalidades em geral, os exemplos descrevem algumas modalidades adicionais. Enquanto modalidades são descritas em ligação com os exemplos e texto e figuras correspondentes, não há intenção de limitar a revelação das modalidades a essas descrições. Pelo contrário, a intenção é cobrir todas as alternativas, modificações, e equivalentes incluídos dentro do espírito e do âmbito das modalidades exemplares.
Métodos de Ensaio:
[098] Teste de Tração a Seco
[099] A resistência à tração é medida através da aplicação de uma taxa constante de alongamento a uma amostra e registra a força por largura unitária necessária para quebrar um espécime. Este procedimento faz referência ao Método de Teste TAPPI T494 (2001) , que é incorporado ao presente documento como referência, e modificado conforme descrito.
[0100] Teste de Tração a Úmido Inicial
[0101] Este método de teste é utilizado para determinar a resistência à tração a úmido inicial do papel ou papel cartão, que esteve em contato com água por 2 segundos. Uma amostra de tira de papel de 2,54 cm de largura é colocada na máquina de teste de tração e umectada em ambos os lados da tira com água destilada com um pincel. Após o tempo de contato de 2 segundos, a tira é alongada tal como estabelecido em 6.8-6.10 do Método de Teste TAPPI 494 (2001) . A tração à úmido inicial é útil na avaliação das características de produtos de tecido, toalhas de papel e outros papéis sujeitos a tensão durante o processamento ou utilização enquanto umectando instantaneamente. Este método faz referência à Patente US 4.233.411, a qual é incorporada ao presente documento como referência e o método é modificado conforme descrito.
[0102] Teste de Tração à Úmido Permanente
[0103] Este método de ensaio é usado para determinar a resistência à tração a úmido do papel ou papel cartão que tenha estado em contato com água durante um longo período de 30 minutos. Uma amostra de tira de papel de 2,54 cm de largura é embebida em água durante 30 minutos e é colocada na máquina de ensaio de tração. A tira é alongada tal como estabelecido em 6.8-6.10 do Método de Teste TAPPI 494 (2001). A resistência à tração à úmido permanente baixa indica que o produto de papel pode ser repolpado em água, sem energia mecânica significativa ou disperso em água facilmente sem entupir os sistemas de esgoto.
[0104] Diminuição da Tração a Úmido
[0105] Diminuição da tração a úmido é a porcentagem de perda de tração a úmido da toalha de papel após ser mergulhada em água durante um período de tempo prolongado. O cálculo pode ser expresso como a seguinte fórmula (2):
ΔΤ% = (Ti - Tρ)/Ti (2)
onde ΔT% é o diminuição da tração a úmido, Ti é a resistência à tração a úmido inicial, medida utilizando o método acima, e Tp é a tração a úmido permanente, tal como medida utilizando o método de cima.
Preparação da Toalha de Papel
[0106] Nos exemplos seguintes, toalhas de papel foram preparadas utilizando uma mistura de polpa de madeira dura alvejada e de madeira macia alvejada. Água deionizada foi utilizada para a preparação da carga, e um adicional de 150 ppm de sulfato de sódio e 35 ppm de cloreto de cálcio foi adicionado. Enquanto se mistura com um agitador suspenso, uma batelada de 0,6% de sólidos contendo 8,7 g de fibras de celulose foi tratada com várias amostras de agente de resistência (descritas abaixo) que foram diluídas até 1% em peso com água deionizada. Após a adição do agente de reforço, a pasta de polpa foi misturada durante 30 segundos. Em seguida, quatro folhas de 3 g de papel foram formadas utilizando um padrão (20,32 cm x 20,32 cm) molde de toalha de papel Nobel & Woods, para atingir uma gramatura de 23,58 kg/278,70 m2. As toalhas de papel foram prensadas entre feltros no ponto de aperto de uma prensa de rolo pneumática a cerca de 103,42 kPa e secas em um secador giratório a 110°C, então condicionadas em um ambiente controlado por TAPPI padrão por toda noite.
Exemplos 1-4: Preparação de poliamidoaminas
[0107] Poliamidoamina foi primeiro preparada por uma reação de condensação de uma quantidade em excesso de dietilenotriamina com ácido adípico. Em particular, dietilenotriamina foi adicionada a um frasco de três gargalos. Ácido adípico foi então adicionado lentamente ao frasco e a mistura de reação foi aquecida a 165-170°C e mantida durante um período de 5 horas. No final da reação, o produto foi diluído com água para ajustar a concentração para 6 0% e a temperatura foi baixada até à temperatura ambiente. A Tabela 1 mostra as razões de carga de dietilenotriamina e ácido adípico.
Tabela 1. Razões de carga de poliamidoaminas dos Exemplos 1-4
Figure img0001
Figure img0002
Exemplos 5-17: Preparação de resinas PPAE
[0108] Poliamidoamina poliamina e água foram primeiro adicionadas a um reator de um litro com refluxo. O reator foi aquecido a 70°C e mantido a esta temperatura durante toda a reação. Epicloridrina foi então adicionada ao reator lentamente para aumentar a viscosidade do produto. A água foi adicionada durante a reação passo a passo para reduzir a taxa de formação de viscosidade, de modo a evitar a gelificação do produto. Uma vez que o produto atingiu o intervalo de viscosidade desejado, uma carga final de água foi adicionada ao reator e o pH foi ajustado para cerca de 5,0 utilizando ácido sulfúrico concentrado (95%). Os sólidos totais dos produtos corresponderam a cerca de 15%. A Tabela 2 mostra as razões de carga e as propriedades dos produtos PPAE.
Tabela 2 - Razões de carga e propriedade das
resinas PPAE
Figure img0003
Exemplos Comparativos AJ: Resinas PAE
[0109] Poliamidoamina e água foram adicionadas a um reator de um litro com refluxo. O reator foi aquecido a 70°C e mantido a esta temperatura durante toda a reação. Epicloridrina foi então adicionada ao reator lentamente para aumentar a viscosidade do produto. A água foi adicionada durante a reação passo a passo para reduzir a taxa de formação de viscosidade para evitar a gelificação do produto. Uma vez que o produto atingiu a faixa de viscosidade desejada, a carga final de água foi adicionada ao reator e o pH foi ajustado para cerca de 5,0 utilizando ácido sulfúrico concentrado (95%). Os sólidos totais dos produtos eram cerca de 15%. A Tabela 3 mostra as razões de carga e as propriedades dos Exemplos Comparativos. O adesivo AX Omnicrepe 681 referido na Tabela 3 a seguir era um produto adesivo para ondulação comercial disponível na Kemira Chemicals.
Tabela 3 - Razões de carga e propriedades dos exemplos comparativos A-J
Figure img0004
Cálculo dos sítios epicloridrina reativos na poliamidoamina
[0110] As amostras de poliamidoamina contêm ambos os grupos de amina primária e os grupos de amina secundária. É comumente aceito que cada grupo amina secundária reaja com uma molécula de epicloridrina, ao passo que cada grupo amina primária reaja com duas moléculas de epicloridrina. Portanto, o número total de sítios epicloro reativos em uma poliamidoamina pode ser expresso como se segue:
N = a1 + 2 x a2 (3)
N é a quantidade molar de sítios de epicloridrina reativos, a1 é a quantidade molar de grupos amina secundários e a2 é a quantidade molar de grupos amina primários. a1 e a2 podem ser expressos como se segue:
Figure img0005
onde m1 é o peso da poliamina utilizada para preparar a amostra de poliamidoamina, m2 é o peso de ácido dicarboxílico e/ou seu derivado utilizado para preparar a amostra de poliamidoamina, MW1 é o peso da fórmula de poliamina, MW2 é o peso da fórmula de ácido dicarboxílico ou seu derivado e n é o número de aminas secundárias na poliamina.
Cálculo de viscosidade especifica reduzida da poliamidoamina
[0111] Viscosidade específica reduzida (RSV) foi medida utilizando um viscosímetro capilar de vidro a 30°C. O tempo de efluxo de cada uma das amostras foi determinado por três vezes e o tempo médio de efluxo foi calculado. O RSV foi calculado de acordo com a seguinte fórmula (6)
RSV = (t - t0) /(t0c) (6)
em que t é o tempo médio de efluxo da amostra de poliamidoamina diluída com uma solução de 1M de NaCl, t0 é o tempo médio de efluxo de uma solução M de NaCl, c é a concentração da amostra de poliamidoamina diluída, que foi de 5% em peso.
[0112] A Tabela 4 lista o peso da poliamidoamina ativa (peso de PA) , as quantidades molares calculadas de sítios de epicloridrina reativos em poliamidoamina (sítios EPI) , as RSV das amostras de poliamidoamina (RSV) , e também as grandes quantidades de epicloridrina carregadas para aumentar a viscosidade final da amostra acima de 50 cps a 23°C (peso EPI) . Como mostrado na figura 1, o eixo x é a razão de sítios PAV sobre o produto de peso de RSV e PA, o eixo y é a razão do peso de EPI em relação ao peso de PA. Para as quatro resinas PAE, a correlação entre o eixo x e eixo y é linear com um R2 de 0,999. Em contraste, os pontos de dados para as resinas PPAE mostram uma correlação não linear complexa e não se encaixam à correlação linear PAE. Além disso, os pontos de dados das resinas PPAE estão todos acima da linha ajustada para as resinas de PAE, o que sugere que uma maior quantidade de epicloridrina é necessária para atingir o intervalo de viscosidade desejado em comparação com as resinas de PAE. Teoricamente, a razão de peso de EPI em relação ao peso de PA (eixo y) das resinas de PPAE será infinitamente maior quando a relação de peso de PA em relação à massa de poliamina adicional tornar-se infinitamente pequena. Em geral, estas diferenças demonstram que a estrutura molecular das resinas PPAE é fundamentalmente diferente daquela das resinas de PAE.
Tabela 4. Propriedades dos sistemas de resistência de PAE e PPAE
Figure img0006
Exemplos 18-24: Avaliação de sistemas de resistência do papel em 0 ppm de alcalinidade
[0113] Nestes exemplos, o desempenho dos sistemas de resistência do papel, incluindo a resina PPAE do Exemplo 10 (sozinha, e em combinação com um produto comercial GPAM FENNOBOND 3000 da Kemira Chemicals) foi comparado ao desempenho de outros sistemas de resistência comparativos em 0 ppm de alcalinidade. As toalhas de papel foram preparadas como descrito acima, a um pH de 8, e tratadas com a dosagem do sistema de resistência, como descrito na Tabela 5, abaixo. Wetres 4063 era uma resina PAE comercial da Kemira Chemicals.
Tabela 5. Sistemas de resistência do papel -Exemplos 18-24
Figure img0007
Figure img0008
[0114] A resistência à tração a seco, resistência a tração a úmido inicial e resistência à tração a úmido permanente, as propriedades de cada amostra foram medidas, em conformidade com os métodos descritos acima. Os resultados são resumidos na Tabela 6, abaixo.
Tabela 6: Desempenho dos sistemas de resistência do papel em 0 ppm de alcalinidade
Figure img0009
[0115] Resistência à tração a seco, diminuição da resistência à tração a úmido, e a proporção seco/úmido permanente são três indicadores de desempenho para a resistência do produto de papel tecido de banho. Por exemplo, a elevada resistência à tração a seco indica um produto de tecido forte. A alta diminuição da resistência à tração a úmido, baixa resistência à tração a úmido permanente, e proporção baixa úmido/seco permanente indicam uma boa capacidade de repolpa e capacidade de dispersão de água dos produtos de papel.
[0116] Tal como se mostra na Tabela 6, acima, o sistema de resistência apenas em GPAM do Exemplo 19 proporcionou um aumento de resistência à tração a seco de apenas cerca de 18%, e uma baixa resistência à tração a úmido permanente de cerca de 332,74 N/m (1,9 lb./in em pH = 8,0. Em comparação, o sistema de resistência apenas em PAE do Exemplo 20 proporcionou um aumento da resistência a tração a seco de cerca de 3 9%, porém também resultou em uma elevada resistência à tração a úmido permanente de cerca de 1208,37 N/m (6,9 lb./in) e uma proporção alta úmido/seco permanente de cerca 23%, indicando fraca capacidade de repolpa e capacidade de dispersão de água. Em comparação, o sistema de força apenas em PPAE do Exemplo 21 forneceu uma resistência à tração a seco inferior (aumento de cerca de 23% em relação ao controle), em combinação com uma resistência à tração a úmido permanente relativamente baixa 542,89 N/m (cerca de 3,1 lb./in) . Esta é uma melhoria em relação aos sistemas apenas em GPAM e PAE. Além disso, o sistema de resistência incluindo uma combinação de PPAE e GPAM (Exemplos 22-23) conduziram a ambas resistência alta à tração a seco e resistência alta diminuição à tração a úmido dos papéis tratados. Por exemplo, o sistema de resistência do Exemplo 23 proporcionou um aumento de resistência à tração a seco de cerca de 30%, consideravelmente mais elevado que GPAM. A diminuição da tração a úmido foi de cerca de 33%, que foi comparável à dos papéis tratados somente por GPAM.
Exemplos 25-30: Avaliação de sistemas de resistência à tração em 100 ppm de alcalinidade
[0117] Nestes exemplos, o desempenho dos sistemas de resistência de papel, incluindo a resina PPAE do Exemplo 10 (sozinha, e em combinação com um produto GPAM comercial FB 3000 da Kemira Chemicals) foi comparado com o desempenho de outros sistemas de resistência em 100 ppm de alcalinidade. Altos níveis de alcalinidade são conhecidos por afetar negativamente o desempenho de muitos aditivos de resistência, incluindo resinas GPAM. As toalhas de papel foram preparadas como descrito acima, a um pH de 8 e tratadas com o sistema de resistência de força descrito na Tabela 7, a seguir.
Tabela 7. Sistemas de resistência do papel -Exemplos 25-30
Figure img0010
[0118] A resistência à tração a seco e as propriedades de resistência à tração a úmido inicial de cada amostra foram medidas, em conformidade com os métodos descritos acima. Os resultados estão resumidos na Tabela 8.
Tabela 8: Desempenho dos sistemas de resistência do papel em 100 ppm de alcalinidade
Figure img0011
[0119] Os resultados encontrados na Tabela 8 indicam que a alcalinidade elevada (100 ppm, pH = 8), e o sistema de resistência, incluindo uma combinação de PPAE e GPAM (Exemplo 29), forneceram uma melhor resistência à tração a seco, com baixa resistência à tração a úmido permanente. O aumento de resistência a seco foi de cerca de 15%, a resistência à tração a úmido permanente foi de cerca de 227,66 N/m (1,3 lb./in), e proporção a úmido/seco permanente foi apenas de cerca de 4,9%.
[0120] Deve ser notado que as proporções, concentrações, quantidades, e outros dados numéricos podem ser expressos no presente documento em formato de faixas. Deve ser entendido que tal formato de faixa é utilizado por conveniência e brevidade, e assim, deve ser interpretado de uma forma flexível para incluir não apenas os valores numéricos expressamente citados como os limites da faixa, mas também incluindo todos os valores numéricos individuais ou subfaixas englobadas dentro desse intervalo como se cada valor numérico e subfaixa fosse explicitamente citado. Para ilustrar, um intervalo de concentração de "cerca de 0,1% a cerca de 5%" deve ser interpretado de modo a incluir não só a concentração expressamente citada de cerca de 0,1% em peso a cerca de 5% em peso, mas também inclui as concentrações individuais (por exemplo, 1%, 2 %, 3% e 4%) e os subintervalos (por exemplo, 0,5%, 1 0,1%, 2,2%, 3,3%), e 4,4%) dentro da faixa indicada. Em uma modalidade, o termo "cerca de" pode incluir arredondamento tradicional de acordo com dados significativos do valor numérico. Além disso, a frase "cerca de 'x' a 'y'" inclui "cerca de 'x' a cerca de "y".
[0121] Deve ser salientado que as modalidades acima descritas da presente descrição são apenas exemplos de possíveis implementações, e são meramente estabelecidas para um entendimento claro dos princípios desta revelação. Muitas variações e modificações podem ser feitas às modalidades descritas da revelação sem com isso se afastar substancialmente do espírito e princípios da revelação. Pretende-se que todas estas modificações e variações estejam incluídas no escopo dessa revelação e sejam protegidas pelas reivindicações que se seguem.

Claims (10)

  1. Papel caracterizado pelo fato de ser formado por um método que compreende as etapas de:
    tratamento de uma fibra celulósica com um produto de reação de uma resina de poliamina poliamidoamina epihaloidrina e uma resina polimérica aldeído funcionalizada, e
    formação de papel
    em que a resina de poliamina poliamidoamina epihaloidrina tem uma proporção de epihaloidrina/amina menor do que 0,5, calculada como o teor molar de epicloridrina em relação ao número de aminas primárias e secundárias disponíveis do polímero de poliamidoamina, e
    em que a resina de poliamina poliamidoamina epihaloidrina tem um peso molecular médio em peso de 350 Daltons a 10 milhões Daltons.
  2. Papel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a resina de poliamina poliamidoamina epihaloidrina constitui cerca de 0,01-2,5% em peso de uma pasta de polpa aquosa que inclui a fibra celulósica.
  3. Papel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a proporção em peso de resina polimérica aldeído funcionalizada a resina poliamidoamina poliamina epihaloidrina é de cerca de 1:100 a cerca de 100:1.
  4. Papel, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o papel é um produto de papel que é selecionado a partir do grupo que consiste em uma placa de papel seco, um papel fino, uma toalha, um papel tecido e um produto de papel para impressão de jornal.
  5. Método de fabricação de um papel, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de:
    introdução de uma fibra celulósica em um sistema de resistência que compreende uma resina de poliamina poliamidoamina epihaloidrina e uma resina polimérica aldeído funcionalizada,
    formação de papel,
    em que a resina de poliamina poliamidoamina epihaloidrina é o produto da reação de uma poliamidoamina, uma primeira poliamina, e uma epi-haloídrina,
    em que a poliamidoamina é preparada por um processo que compreende a reação de um ácido policarboxílico, um derivado de ácido carboxílico, ou uma sua combinação com uma segunda poliamina para formar a poliamidoamina,
    em que a proporção molar da segunda poliamina para o ácido policarboxílico, derivado de ácido carboxílico, ou a sua combinação, é de 1,05 para 2,0;
    em que a resina de poliamina poliamidoamina epihaloidrina tem uma proporção de epihaloidrina/amina menor do que 0,5 calculada como o teor molar de epicloridrina em relação ao número de aminas primárias e secundárias disponíveis do polímero de poliamidoamina, e
    em que a resina de poliamina poliamidoamina epihaloidrina tem um peso molecular médio em peso de 350 Daltons a 10 milhões Daltons.
  6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a poliamina poliamidoamina epihaloidrina tem uma razão de epihaloidrina/amina de cerca de 1:100 a cerca de 100:1.
  7. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o papel é um produto de papel que é selecionado a partir do grupo que consiste em uma placa de papel seco, um papel fino, uma toalha, um papel tecido e um produto de papel para impressão de jornal.
  8. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a resina polimérica aldeído funcionalizada e a resina de poliamina poliamidoamina epihaloidrina são misturadas em conjunto antes de serem combinadas com a pasta de papel.
  9. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que o ácido policarboxílico e o derivado de ácido carboxílico são selecionados independentemente a partir do grupo que consiste em: ácido malônico, ácido glutárico, ácido adípico, ácido azeláico, ácido cítrico, ácido tricarbalílico (ácido 1,2,3 propanotricarboxílico), ácido 1,2,3,4 butanotetracarboxílico, ácido nitrilotriacético, N,N,N',N'-etilenodiaminotetraacetato, ácido 1,2-ciclohexanodicarboxílico, ácido 1,3-ciclohexanodicarboxilico, ácido 1,4- ciclohexanodicarboxílico, ácido ftálico, ácido isoftálico, ácido tereftálico, ácido 1,2,4-benzenotricarboxílico (ácido trimelítico), ácido 1,2,4,5-benzenotetracarboxilico (ácido piromelítico), adipato de dimetila, malonato de dietila, malonato de dietila, succinato de dimetila, glutarato de dimetila e glutarato de dietila, anidrido succínico, anidrido maleico, dianidrido de N,N,N',N'-etilenodiaminatetraacetato, anidrido ftálico, anidrido metílico, anidrido piromelítico, cloreto de adipoila, cloreto de glutarila, cloreto de sebacoila ou uma mistura dos mesmos.
  10. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a primeira poliamina e a segunda poliamina são selecionadas independentemente a partir do grupo que consiste em: amônio, ureia, aminas alifáticas, aminas aromáticas, etileno diamina (EDA), dietilenotriamina (DETA), trietilenotetramina (TETA), tetraetilenopentamina (TEPA), dipropilenotriamina (DPTA), bis-hexametilenotriamina (BHMT), M-metilbis(aminopropil) amina (MBAPA), aminoetil-piperazina (AEP), pentaetilenohexamina (PEHA) e uma mistura dos mesmos.
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