BR112015007883B1

BR112015007883B1 - Método de preparar uma dispersão estável de partículas de carga floculadas para uso em processos de fabricação de papel

Info

Publication number: BR112015007883B1
Application number: BR112015007883-4A
Authority: BR
Inventors: Weiguo Cheng; Katherin M. Broadus; Dorota Smoron; Shawnee M. Wilson
Original assignee: Nalco Company
Priority date: 2012-11-01
Filing date: 2013-10-18
Publication date: 2022-03-29
Also published as: BR112015007883A2; KR20150079932A; JP6300815B2; TW201439401A; KR102134248B1; TWI487823B; EP2914774A4; CA2885582A1; CA2885582C; BR112015007883A8; CN104755673B; WO2014070488A1; EP2914774A1; AR093258A1; JP2015533392A; CN104755673A

Abstract

MÉTODO DE PREPARAR UMA DISPERSÃO ESTÁVEL DE PARTÍCULAS DE ENCHEDOR FLOCULADAS PARA USO EM PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE PAPEL E MÉTODO DE PRODUZIR PRODUTOS DE PAPEL A PARTIR DA POLPA. Um método de preparar uma dispersão estável de partículas de enchedor floculadas para uso em processos de fabricação de papel compreende o uso de micropartícula antes, simultaneamente, e/ou depois da adição de um primeiro agente de floculação a uma dispersão aquosa de partículas de enchedor, seguido por adição de um segundo agente de floculação à dispersão e cisalhamento opcional adicional dos flocos de enchedor resultantes ao tamanho de partícula desejado resultando em flocos de enchedor resistentes a cisalhamento com uma distribuição de tamanho definida e controlável. Além disso, um coagulante neutralizante pode ser adicionado à dispersão para parcial ou completamente neutralizar a carga do enchedor antes que a micropartícula e/ou o primeiro agente de floculação são adicionados.

Description

Fundamentos da Invenção

[001]Esta invenção refere-se à pré-floculação de cargas usadas na fabricação de papel, particularmente, à produção de flocos de carga resistentes a cisalhamento com uma distribuição de tamanho definida e controlável em sólidos com alto teor de carga é divulgada.

[002]Aumentar o teor de carga em papéis para impressão e escrita é de grande interesse para melhorar a qualidade do produto assim como reduzir custos de maté-ria-prima e energia. Entretanto, a substituição de fibras de celulose com cargas como carbonato de cálcio e argila reduz a resistência da folha acabada. Um outro problema quando o teor de carga é aumentado é uma dificuldade aumentada de manter uma distribuição uniforme das cargas através da estrutura de folha tridimensional. Um método para reduzir estes efeitos negativos de aumentar o teor de carga é pré- flocular cargas antes de sua adição ao sistema do método de parte úmida da máqui-na de papel.

[003]A definição do termo “pré-floculação” é a modificação de partículas de carga em aglomerados através de tratamento com coagulantes e/ou floculantes antes de sua floculação e adição à matéria pastosa de papel. O tratamento de floculação e forças de cisalhamento do processo determinam a distribuição de tamanho e estabi-lidade dos flocos antes da adição à matéria pastosa de papel. O ambiente químico e taxas de cisalhamento de fluido alto presentes na fabricação de papel de velocidade alta moderna requer que flocos de carga sejam estáveis e resistentes a cisalhamen- to. A distribuição de tamanho do floco fornecida por um tratamento de pré-floculação deveria minimizar a redução da resistência da folha com o teor de carga aumentado, minimizar a perda de eficiência óptica das partículas de carga, e minimizar os impac- tos negativos na uniformidade e capacidade de impressão da folha. Além disso, o sistema inteiro deve ser economicamente factível.

[004]Portanto, a combinação de alta estabilidade em cisalhamento e distribuição de tamanho de partícula acentuada é vital para o sucesso da tecnologia de pré- floculação da carga. Entretanto, flocos de carga formados por um coagulante de peso molecular baixo sozinho, incluindo amido comumente usado, tendem a ter um tamanho de partícula relativamente pequeno que decompõe sob as forças de cisa- lhamento altas de uma máquina de papel. Flocos de carga formados por um único floculante de peso molecular alto tendem a ter uma distribuição de tamanho de partí-cula ampla que é difícil de controlar, e a distribuição de tamanho de partícula piora em níveis de sólidos de carga mais altos, principalmente devido à mistura deficiente da solução de floculante viscosa na pasta fluida. Consequentemente, existe uma necessidade contínua para tecnologias de pré-floculação melhoradas.

[005]A técnica descrita nesta seção não é intencionada a constituir uma admissão de que qualquer patente, publicação ou outra informação referida aqui é da “técnica anterior” com respeito a esta invenção, a menos que especificamente designado como tal. Além disso, esta seção não deve ser interpretada como significando que uma tal pesquisa foi feita ou que nenhuma outra informação pertinente como defini-do em 37 C.F.R. § 1,56(a) existe.

Breve Sumário da Invenção

[006]Pelo menos uma forma de realização é dirigida para um método de preparar uma dispersão estável de partículas de carga floculadas tendo uma distribuição de tamanho de partícula específica para o uso em processos de fabricação de papel. O método compreende as etapas de: a) fornecer uma dispersão aquosa de partículas de carga; b) adicionar um primeiro agente de floculação à dispersão em uma quanti-dade suficiente para misturar uniformemente na dispersão sem causar floculação significativa das partículas de carga, e o primeiro agente de floculação sendo anfóte- ro; c) adicionar uma micropartícula à dispersão em uma quantidade insuficiente para causar floculação significativa das partículas de carga antes, simultânea a, e/ou de-pois de adicionar o primeiro agente de floculação, e antes de adicionar um segundo agente de floculação; d) adicionar o segundo agente de floculação à dispersão em uma quantidade suficiente para iniciar a floculação das partículas de carga na pre-sença do primeiro agente de floculação em que o segundo agente de floculação tem carga oposta à carga líquida do primeiro agente de floculação anfótero; e) cisalhar a dispersão floculada para fornecer uma dispersão de flocos de carga tendo o tamanho de partícula desejado; e f) flocular as partículas de carga antes de adicioná-las a uma matéria pastosa de papel e em que nenhuma matéria pastosa de papel está presente durante a floculação.

[007]Os flocos de carga podem ter um tamanho de partícula médio de 10 a 100 μm. A carga pode ser selecionado do grupo consistindo em carbonato de cálcio pre-cipitado, carbonato de cálcio moído, argila de caulim, talco, dióxido de titânio, triidra- to de alumina, sulfato de bário e hidróxido de magnésio, e misturas destes. O primei-ro agente de floculação pode ter uma carga aniônica líquida. O segundo agente de floculação pode ser catiônico, e/ou pode ser selecionado do grupo consistindo em copolímeros e terpolímeros de (met)acrilamida com metacrilato de dimetilaminoetila (DMAEM), acrilato de dimetilaminoetila (DMAEA), acrilato de dietilaminoetila (DEAEA), metacrilato de dietilaminoetila (DEAEM) ou suas formas de amônio qua-ternário fabricadas com sulfato de dimetila, cloreto de metila ou cloreto de benzila, e misturas destes. O segundo agente de floculação pode ser copolímero de acrilami- da-acrilato de dimetilaminoetila-cloreto de metila quaternário tendo uma carga catiô- nica de 10 a 50 por cento em mol e um RSV de pelo menos 15 dL/g e/ou pode ser um homopolímero de cloreto de dialil dimetil amônio tendo um RSV de 0,1 a 2 dL/g. O método pode compreender ainda adicionar uma ou mais micropartículas à disper- são floculada depois da adição do segundo agente de floculação. A carga pode ser anionicamente disperso e um peso molecular baixo, coagulante catiônico é adicio-nado à dispersão para pelo menos parcialmente neutralizar sua carga aniônica antes da adição do primeiro agente de floculação ou micropartícula. Amido intumescido também pode ser adicionado à dispersão de partículas de carga. O amido intumescido pode ser catiônico, aniônico, anfótero ou não iônico e/ou pode ser uma composição de amido intumescido-látex. A micropartícula pode ser um item selecionado da lista consistindo em: materiais siliciosos, partículas à base de sílica, microgéis de sílica, sílica coloidal, sóis de sílica, géis de sílica, polissilicatos, sílica catiônica, alu- minossilicatos, polialuminossilicatos, borossilicatos, poliborossilicatos, zeólitos, e argilas de intumescimento sintéticas ou que ocorrem naturalmente, micropartículas poliméricas aniônicas, micropartículas poliméricas catiônicas, micropartículas poli- méricas orgânicas anfóteras, e qualquer combinação destes.

[008]Pelo menos uma forma de realização é dirigida para um produto de papel que incorpora os flocos de carga preparados como descrito aqui.

Descrição Detalhada da Invenção

[009]As definições seguintes são fornecidas para determinar como os termos usados neste pedido, e em particular como as reivindicações, devem ser interpreta-das. A organização das definições é para conveniência apenas e não é intencionada a limitar qualquer uma das definições a qualquer categoria particular. Para os propósitos deste pedido a definição destes termos é como segue:

[010]“Coagulante” significa uma composição de matéria tendo uma densidade de carga mais alta e peso molecular mais baixo do que um floculante, que quando adi-cionado a um líquido contendo partículas em suspensão finamente divididas, deses- tabiliza e agrega os sólidos através do mecanismo de neutralização de carga iônica.

[011]“Floculante” significa uma composição de matéria tendo uma densidade de carga baixa e um peso molecular alto (em excesso de 1.000.000) que quando adici- onada a um líquido contendo partículas em suspensão finamente divididas, desesta- biliza e agrega os sólidos através do mecanismo de ligação em ponte interpartícula.

[012]“Agente de floculação” significa uma composição de matéria que quando adicionada a um líquido desestabiliza, e agrega partículas coloidais e em suspensão finamente divididas no líquido, floculantes e coagulantes podem ser agentes de flo- culação.

[013]“GCC” significa carbonato de cálcio moído, que é fabricado moendo-se rocha de carbonato de cálcio que ocorre naturalmente.

[014]“PCC” significa carbonato de cálcio precipitado que é sinteticamente prepa-rado.

[015]“Micropartícula” significa uma partícula entre 0,1 μm e 100 μm em tamanho, ela pode compor vários materiais incluindo silício, cerâmicas, vidro, polímeros, e metais, porque como micropartículas têm uma razão de superfície-para-volume muito maior do que materiais classificados em macroescala similares seu comportamento pode ser bastante diferente.

[016]Para a eventualidade de que as definições acima ou uma descrição estabe-lecida em qualquer lugar neste pedido sejam incompatíveis com um significado (ex-plícito ou implícito) que é comumente usado, em um dicionário, ou estabelecido em uma fonte incorporada por referência neste pedido, o pedido e os termos de reivindi-cação em particular são entendidos como sendo interpretados de acordo com a de-finição ou descrição neste pedido, e não de acordo com a definição comum, defini-ção por dicionário, ou a definição que foi incorporada por referência. À luz do acima, para a eventualidade de que um termo apenas possa ser entendido se ele for inter-pretado por um dicionário, se o termo é definido pela Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 5a Edição, (2005), (Publicada por Wiley, John & Sons, Inc.) esta definição deve controlar como o termo deve ser definido nas reivindicações.

[017]Pelo menos uma forma de realização é dirigida para um método de preparar uma dispersão estável de partículas de carga floculadas tendo uma distribuição de tamanho de partícula específica para o uso em um processo de fabricação de papel. Um primeiro agente de floculação é adicionado a uma dispersão aquosa de partículas de carga em uma quantidade e sob condições tal que ele mistura uniformemente com a dispersão, mas não causa nenhuma floculação significativa das partículas de carga. Também: antes, durante, ou depois da adição do primeiro agente de flocula- ção, uma micropartícula é adicionada à dispersão. Depois que tanto o primeiro agente de floculação quanto a micropartícula foram adicionados um segundo agente de floculação é adicionado à dispersão em uma quantidade e sob condições suficientes para iniciar a floculação das partículas de carga na presença do primeiro agente de floculação. Em pelo menos uma forma de realização os tipos de primeiro e segundo agentes e os métodos de seu uso, e/ou adição estão de acordo com qualquer um e todos os métodos e procedimentos descritos na Patente US 8.088.213.

[018]Opcionalmente a dispersão floculada pode ser cisalhada para fornecer uma dispersão de flocos de carga tendo um tamanho de partícula ideal.

[019]Embora as micropartículas tenham sido previamente usadas em processos de fabricação de papel, seu uso nesta maneira é bastante novo. Em alguns proces-sos da técnica anterior, micropartículas foram adicionadas na parte úmida para im-pedir a perda de material da mistura de fibra-carga. Nesta invenção, entretanto, as micropartículas são adicionadas à dispersão de carga antes que a dispersão entre em contato com as fibras usadas para fabricar o papel.

[020]Esta invenção também é diferente da micropartícula prévia usando métodos de preparar dispersões de carga visando ter graus ideais de estabilidade em cisa- lhamento alto simultâneo a tamanho de partícula acentuado tendo usado micropartí- culas (tal como aquela do Pedido de Patente Publicado US 2009/0267258). Aqueles métodos prévios usaram as micropartículas depois do segundo (início da floculação) agente de floculação. Nesta invenção a micropartícula é adicionada à dispersão an tes que a floculação seja iniciada. Isto é porque a invenção faz uso de uma proprie-dade previamente desconhecida destas micropartículas.

[021]Micropartículas são conhecidas facilitar a floculação interagindo-se fortemente com os agentes de floculação para o fortalecimento da aglomeração de partícula resultante. Assim, foi previamente conhecido que eles auxiliaram apenas uma (resistência ao cisalhamento) das duas prerrogativas em questão (resistência ao cisalha- mento e tamanho de partícula).

[022]A invenção, entretanto, faz uso do fato recentemente descoberto de que mi- cropartículas podem interagir positivamente com as partículas de carga na ausência de qualquer floculação que ocorra. Sem ser limitado pela teoria ou projeto acredita- se que as micropartículas formem “sítios de ancoragem” muito duros na superfície das partículas de carga. Porque estes sítios de ancoragem são muito mais duros que os polímeros de floculação, eles resistem à flexão e seguram mais firmemente as aglomerações de polímero sobre as partículas de carga do que aglomerações ancoradas no lugar por agentes de floculação. Assim o método inventivo usa micro- partículas para facilitar a outra das duas prerrogativas, aumentando o tamanho da aglomeração.

[023]Em pelo menos uma forma de realização as micropartículas incluem materi-ais siliciosos e micropartículas poliméricas. Materiais siliciosos representativos inclu-em partículas à base de sílica, microgéis de sílica, sílica coloidal, sóis de sílica, géis de sílica, polissilicatos, sílica catiônica, aluminossilicatos, polialuminossilicatos, bo- rossilicatos, poliborossilicatos, zeólitos, e argilas de intumescimento sintéticas ou que ocorrem naturalmente. As argilas de intumescimento podem ser bentonita, hectorita, esmectita, montmorilonita, nontronita, saponita, sauconita, mormita, atapulgita e sepiolita. Uma micropartícula representativa adequada é o produto PosiTEK 8699 (produzido pela Nalco Company, Naperville IL).

[024]Micropartículas poliméricas úteis nesta invenção incluem micropartículas or- gânicas aniônicas, catiônicas ou anfóteras. Estas micropartículas tipicamente têm solubilidade limitada em água, podem ser reticuladas, e têm um tamanho de partícula não intumescido de menos do que 750 nm.

[025]Micropartículas orgânicas aniônicas incluem aquelas descritas em US 6.524.439 e fabricadas hidrolisando-se micropartículas de polímero de acrilamida ou polimerizando-se monômeros aniônicos como ácido (met)acrílico e seus sais, sulfato de 2-acrilamido-2-metilpropano, sulfoetil-(met)acrilato, ácido vinilsulfônico, ácido esti- reno sulfônico, ácidos maleicos ou outros dibásicos ou seus sais ou misturas destes. Estes monômeros aniônicos também podem ser copolimerizados com monômeros não iônicos tais como (met)acrilamida, N-alquilacrilamidas, N,N-dialquilacrilamidas, (met)acrilato de metila, acrilonitrila, N-vinil metilacetamida, N-vinil metil formamida, acetato de vinila, N-vinil pirrolidona, e misturas destes.

[026]Micropartículas orgânicas catiônicas incluem aquelas descritas em US 6.524.439 e fabricadas polimerizando-se tais monômeros como haletos de dialildial- quilamônio, cloreto de acriloxialquiltrimetilamônio, (met)acrilatos de compostos de dialquilaminoalquila, e sais e quaternários destes e, monômeros de N,N- dialquilaminoalquil(met)acrilamidas, cloreto de (met)acrilamidopropiltrimetilamônio e o ácido ou sais quaternários de N,N-dimetilaminoetilacrilato e semelhantes. Estes monômeros catiônicos também podem ser copolimerizados com monômeros não iônicos tais como (met)acrilamida, N-alquilacrilamidas, N,N-dialquilacrilamidas, (met)acrilato de metila, acrilonitrila, N-vinil metilacetamida, N-vinil metil formamida, acetato de vinila, N-vinil pirrolidona, e misturas destes.

[027]Micropartículas orgânicas anfóteras são fabricadas polimerizando-se combi-nações de pelo menos um dos monômeros aniônicos listados acima, pelo menos um dos monômeros catiônicos listados acima, e, opcionalmente, pelo menos um dos monômeros não iônicos listados acima.

[028]A polimerização dos monômeros em uma micropartícula orgânica tipicamen- te é feita na presença de um agente reticulante polifuncional. Estes agentes reticu- lantes são descritos em US 6.524.439 como tendo pelo menos duas ligações duplas, uma ligação dupla e um grupo reativo, ou dois grupos reativos. Exemplos destes agentes são N,N-metilenobis(met)acrilamida, di(met)acrilato de polietilenoglicol, N- vinil acrilamida, divinilbenzeno, sais de trialilamônio, (met)acrilato de N- metilalilacrilamida glicidila, acroleína, metilolacrilamida, dialdeídos como glioxal, compostos de diepóxi, e epicloroidrina.

[029]Em uma forma de realização, a quantidade de micropartícula está entre 0,1 e 0,4 kg/t (0,2 e 8 lb/ton) de carga tratada. Em uma forma de realização, a quantidade de micropartícula está entre 0,25 e 2,0 kg/y (0,5 e 4,0 lb/ton) de carga tratada. Estas dosagens referem-se às libras ativas de micropartícula por 1000 quilos (2000 libras) de carga seca.

[030]Em pelo menos uma forma de realização o método também envolve contatar as partículas de carga com amido intumescido. Como descrito nas Patentes US 2.805.966, 2.113.034, 2.328.537, e 5.620.510 quando a pasta fluida de amido é co-zida em um fogão a vapor sob condição de temperatura controlada (e opcionalmente pH controlado), o amido pode absorver grandes quantidades de água sem ruptura. A adição de tais amidos intumescidos também pode aumentar o tamanho dos flocos de carga usados nesta invenção. Em pelo menos uma forma de realização o amido intumescido é um amido reticulado tal como um ou mais daqueles descrito na Paten-te US 8.298.508 e Pedido de Patente Internacional WO/97/46591.

[031]Em pelo menos uma forma de realização o amido intumescido adicionado às partículas de carga e/ou o método de seu uso está de acordo com qualquer uma das composições de amido intumescido-látex e métodos descritos no Pedido de Patente US 2010/0078138.

[032]Como um exemplo, a composição de amido intumescido-látex, na presença ou ausência de co-aditivos, é adequadamente preparada em fogões de lote ou jato ou misturando-se a suspensão de amido e látex com água quente. Para um amido dado, o intumescimento é feito sob condições controladas de temperatura, pH, mis-tura e tempo de mistura, de modo a evitar a ruptura dos grânulos de amido intumes-cido. A composição é rapidamente adicionada à suspensão de carga, que é depois introduzida ao fornecimento de papel, em um ponto antes ou na caixa de entrada da máquina de papel. Durante a operação de secagem os grânulos de amido intumes-cido retidos com partículas de carga romperão, desse modo liberando macromolécu- las de amilopectina e amilose para ligar os componentes sólidos da folha.

[033]A combinação de amido intumescido e látex pode ser usada em tratamentos de carga sob ambientes ácidos, neutros ou alcalinos. Em pelo menos uma forma de realização a carga é tratada com uma composição de amido intumescido-látex, fa-bricada com ou sem co-aditivos, e é depois adicionado à pasta fluida de papel. As partículas de carga aglomeram e as partículas de carga aglomeradas adsorvem nas superfícies dos finos e fibras causando sua floculação rápida no fornecimento.

[034]Em pelo menos uma forma de realização a composição de amido intumesci- do-látex é fabricada adicionando-se látex ao amido não cozido e é seguida por co-zimento parcial em temperaturas levemente abaixo do ponto de gel para produzir amido intumescido.

[035]Em pelo menos uma forma de realização uma ou mais composições de ami-do intumescido (incluindo composições de amido intumescido-látex) são adicionadas à dispersão de carga antes ou simultaneamente a quando a micropartícula é adicionada, antes ou simultaneamente a quando o primeiro agente de floculação é adicionado, antes ou simultaneamente a quando o segundo agente de floculação é adicionado, depois que o segundo agente de floculação é adicionado, e qualquer combinação destes.

[036]As cargas úteis nesta invenção são bem conhecidos e comercialmente dis-poníveis. Eles tipicamente incluiriam qualquer partícula ou pigmento inorgânicos ou orgânicos usados para aumentar a opacidade ou brilho, aumentar a uniformidade, ou reduzir o custo da folha de papel ou papelão. Cargas representativos incluem carbonato de cálcio, argila de caulim, talco, dióxido de titânio, triidrato de alumina, sulfato de bário, hidróxido de magnésio, e semelhantes. Carbonato de cálcio inclui GCC em uma forma de pasta fluida dispersa ou seca, giz, PCC de qualquer morfolo-gia, e PCC em uma forma de pasta fluida dispersa. Alguns exemplos de pastas flui-das de GCC e PCC são fornecidos no Pedido de Patente US co-pendente Serial Número 12/323.976. As formas de pasta fluida dispersas de GCC ou PCC são tipi-camente preparadas usando dispersantes de polímero de ácido poliacrílico ou dis- persantes de polifosfato de casódio. Cada um destes dispersantes comunica uma carga aniônica significativa às partículas de carbonato de cálcio. Pastas fluidas de argila de caulim também podem ser dispersas usando polímeros de ácido poliacrílico ou polifosfato de sódio.

[037]Em uma forma de realização, as cargas são selecionadas de carbonato de cálcio e argila de caulim e combinações destes.

[038]Em uma forma de realização, as cargas são selecionadas de carbonato de cálcio precipitado, carbonato de cálcio moído e argila de caulim, e misturas destes.

[039]O primeiro agente de floculação é preferivelmente um floculante polimérico catiônico quando usado com cargas cationicamente carregadas e aniônico quando usado com cargas anionicamente carregadas. Entretanto, ele pode ser aniônico, não iônico, zwitteriônico, ou anfótero contanto que ele misture uniformemente em uma pasta fluida com alto teor de sólidos sem causar floculação significativa.

[040]A definição de “sem causar floculação significativa” é nenhuma floculação da carga na presença do primeiro agente de floculação ou a formação de flocos que são menores do que aqueles preparados na adição do segundo agente de flocula- ção e instáveis sob condições de cisalhamento moderado. Cisalhamento moderado é definido como o cisalhamento fornecido misturando-se uma amostra de 300 ml em um béquer de 600 ml usando um motor de agitação IKA RE16 em 800 rpm com um impulsor de turbina, de quatro lâminas de 5 cm de diâmetro. Este cisalhamento deve ser similar àquele presente no sistema do método de uma máquina de papel moder-na.

[041]Floculantes adequados geralmente têm pesos moleculares em excesso de 1.000.000 e frequentemente em excesso de 5.000.000.

[042]O floculante polimérico é tipicamente preparado por polimerização de adição de vinila de um ou mais monômeros catiônicos, aniônicos ou não iônicos, por copo- limerização de um ou mais monômeros catiônicos com um ou mais monômeros não iônicos, por copolimerização de um ou mais monômeros aniônicos com um ou mais monômeros não iônicos, por copolimerização de um ou mais monômeros catiônicos com um ou mais monômeros aniônicos e opcionalmente um ou mais monômeros não iônicos para produzir um polímero anfótero ou por polimerização de um ou mais monômeros zwitteriônicos e opcionalmente um ou mais monômeros não iônicos para formar um polímero zwitteriônico. Um ou mais monômeros zwitteriônicos e opcio-nalmente um ou mais monômeros não iônicos também podem ser copolimerizados com um ou mais monômeros aniônicos ou catiônicos para comunicar carga catiônica ou aniônica ao polímero zwitteriônico. Floculantes adequados geralmente têm um teor de carga de menos do que 80 por cento em mol e frequentemente menos do que 40 por cento em mol.

[043]Embora floculantes de polímero catiônico possam ser formados usando mo- nômeros catiônicos, também é possível reagir certos polímeros de adição de vinila não iônicos para produzir polímeros cationicamente carregados. Polímeros deste tipo incluem aqueles preparados através da reação de poliacrilamida com dimetila- mina e formaldeído para produzir um derivado de Mannich.

[044]Similarmente, embora floculantes de polímero aniônico possam ser formados usando monômeros aniônicos, também é possível modificar certos polímeros de adição de vinila não iônicos para formar polímeros anionicamente carregados. Polí-meros deste tipo incluem, por exemplo, aqueles preparados pela hidrólise de polia- crilamida.

[045]O floculante pode ser preparado na forma sólida, como uma solução aquosa, como uma emulsão água-em-óleo, ou como uma dispersão em água. Polímeros ca- tiônicos representativos incluem copolímeros e terpolímeros de (met)acrilamida com metacrilato de dimetilaminoetila (DMAEM), acrilato de dimetilaminoetila (DMAEA), acrilato de dietilaminoetila (DEAEA), metacrilato de dietilaminoetila (DEAEM) ou suas formas de amônio quaternário fabricadas com sulfato de dimetila, cloreto de meti- la ou cloreto de benzila. Polímeros aniônicos representativos incluem copolímeros de acrilamida com acrilato de sódio e/ou ácido 2-acrilamido 2-metilpropano sulfônico (AMPS) ou um homopolímero de acrilamida que foi hidrolisado para converter uma porção dos grupos acrilamida a ácido acrílico.

[046]Em uma forma de realização, os floculantes têm uma RSV de pelo menos 3 dL/g.

[047]Em uma forma de realização, os floculantes têm uma RSV de pelo menos 10 dL/g.

[048]Em uma forma de realização, os floculantes têm uma RSV de pelo menos 15 dL/g.

[049]Como usado aqui, “RSV” significa viscosidade específica reduzida. Dentro de uma série de homólogos de polímero que são substancialmente lineares e bem solvatados, medições de “viscosidade específica reduzida (RSV)” para soluções de polímero diluídas são uma indicação de comprimento de cadeia polimérica e peso molecular médio de acordo com Determination of Molecular Weights, de Paul J. Flory, páginas 266 - 316, Principles of Polymer Chemistry, Cornell University Press, Ithaca, NY, Chapter VII (1953). A RSV é medida a uma concentração de polímero e temperatura dadas e calculada como segue: RSV =[(n/no)-1]/c onde n = viscosidade da solução de polímero, no = visco-sidade do solvente na mesma temperatura e c = concentração do polímero em solu-ção.

[050]As unidades de concentração “c” são (gramas/100 ml ou g/decilitro). Portanto, as unidades de RSV são dL/g. A menos que de outro modo especificado, uma solução de nitrato de sódio a 1,0 molar é usada para medir RSV. A concentração de polímero neste solvente é 0,045 g/dL. A RSV é medida a 30°C. As viscosidades n e no são medidas usando um viscosímetro de semi-micro diluição Cannon Ubbelohde, tamanho 75. O viscosímetro é montado em uma posição perfeitamente vertical em um banho de temperatura constante ajustado para 30 ± 0,02°C. O erro típico inerente no cálculo de RSV para os polímeros descritos aqui é cerca de 0,2 dL/g. Quando dois homólogos de polímero dentro de uma série têm RSV’s similares que é uma indicação de que eles têm pesos moleculares similares.

[051]Como debatido acima, o primeiro agente de floculação é adicionado em uma quantidade suficiente para misturar uniformemente na dispersão sem causar flocula- ção significativa das partículas de carga. Em uma forma de realização, a quantidade do primeiro agente de floculação está entre 0,1 e 3,0 kg/t (0,2 e 6,0 lb/ton) de carga tratada. Em uma forma de realização, a quantidade de floculante está entre 0,2 e 1,5 kg/t (0,4 e 3,0 lb/ton) de carga tratada. Para os propósitos desta invenção, “lb/ton” é uma unidade de dosagem que significa libras de polímero ativo (coagulante ou flocu- lante) por 1.000 quilos (2.000 libras) de carga.

[052]O segundo agente de floculação pode ser qualquer material que pode iniciar a floculação da carga na presença do primeiro agente de floculação. Em uma forma de realização, o segundo agente de floculação é selecionado de micropartículas, coagulantes, floculantes e misturas destes.

[053]Coagulantes adequados geralmente têm peso molecular mais baixo do que floculantes e têm uma densidade alta de grupos de carga catiônica. Os coagulantes úteis nesta invenção são bem conhecidos e comercialmente disponíveis. Eles po-dem ser inorgânicos ou orgânicos. Coagulantes inorgânicos representativos incluem alume, aluminato de sódio, cloretos de polialumínio ou PACs (que também podem estar sob os nomes cloroidróxido de alumínio, hidróxido cloreto de alumínio, e hidro- xicloreto de polialumínio), cloretos de polialumínio sulfatados, sulfato de polialumínio sílica, sulfato férrico, cloreto férrico, e semelhantes e combinações destes.

[054]Muitos coagulantes orgânicos são formados por polimerização de condensa-ção. Exemplos de polímeros deste tipo incluem copolímeros de epicloroidrina- dimetilamina (EPI-DMA), e copolímeros de EPI-DMA reticulados com amônia.

[055]Coagulantes adicionais incluem polímeros de dicloreto de etileno e amônia, ou dicloreto de etileno e dimetilamina, com ou sem a adição de amônia, polímeros de condensação de aminas multifuncionais tais como dietilenotriamina, tetraetileno- pentamina, hexametilenodiamina e semelhantes com dicloreto de etileno ou ácidos polifuncionais como ácido adípico e polímeros fabricados por reações de condensa-ção tais como resinas de melamina formaldeído.

[056]Coagulantes adicionais incluem polímeros de adição de vinila cationicamen- te carregados tais como polímeros, copolímeros, e terpolímeros de (met)acrilamida, haleto de amônio dialil-N,N-dissubstituído, metacrilato de dimetilaminoetila e seus sais de amônio quaternário, acrilato de dimetilaminoetila e seus sais de amônio qua-ternário, cloreto de metacrilamidopropiltrimetilamônio, cloreto de dialilmetil(beta- propionamido)amônio, metilsulfato de (beta-metacriloiloxietil)trimetil amônio, polivinil- lactama quaternizado, vinilamina, e acrilamida ou metacrilamida que foi reagido para produzir os derivados de Mannich ou Mannich quaternário. Sais de amônio quater-nário adequados podem ser preparados usando cloreto de metila, sulfato de dimeti- la, ou cloreto de benzila. Os terpolímeros podem incluir monômeros aniônicos tais como ácido acrílico ou ácido 2-acrilamido 2-metilpropano sulfônico contanto que a carga global no polímero seja catiônica. Os pesos moleculares destes polímeros, tanto de adição de vinila quanto de condensação, variam de tão baixo quanto várias centenas a tão alto quanto vários milhões.

[057]Outros polímeros úteis como o segundo agente de floculação incluem polí-meros catiônicos, aniônicos, ou anfóteros cuja química é descrita acima como um floculante. A distinção entre estes polímeros e floculantes é principalmente o peso molecular.

[058]O segundo agente de floculação pode ser usado sozinho ou em combinação com um ou mais segundos agentes de floculação adicionais. Em uma forma de rea-lização, uma ou mais micropartículas são adicionadas à pasta fluida de carga flocu- lada subsequente à adição do segundo agente de floculação.

[059]O segundo agente de floculação é adicionado à dispersão em uma quanti-dade suficiente para iniciar a floculação das partículas de carga na presença do pri-meiro agente de floculação. Em uma forma de realização, a quantidade do segundo agente de floculação está entre 0,1 e 4,0 kg/t (0,2 e 8,0 lb/ton) de carga tratada. Em uma forma de realização, a quantidade do segundo componente está entre 0,25 e 3,0 kg/t (0,5 e 6,0 lb/ton) de carga tratada.

[060]Em uma forma de realização, uma ou mais micropartículas podem ser adici-onadas à dispersão floculada antes do cisalhamento para fornecer floculação adicio-nal e/ou estreitar a distribuição de tamanho de partícula.

[061]Em uma forma de realização, o segundo agente de floculação e o primeiro agente de floculação são opostamente carregados.

[062]Em uma forma de realização, o primeiro agente de floculação é catiônico e o segundo agente de floculação é aniônico.

[063]Em uma forma de realização, o primeiro agente de floculação é selecionado de copolímeros de acrilamida com metacrilato de dimetilaminoetila (DMAEM) ou acri- lato de dimetilaminoetila (DMAEA) e misturas destes.

[064]Em uma forma de realização, o primeiro agente de floculação é um copolí- mero de acrilamida e acrilato de dimetilaminoetila (DMAEA) com um teor de carga catiônica de 5 a 50% em mol e uma RSV de > 15 dL/g.

[065]Em uma forma de realização, o segundo agente de floculação é selecionado do grupo consistindo em acrilamida parcialmente hidrolisada e copolímeros de acri- lamida e acrilato de sódio.

[066]Em uma forma de realização, o segundo agente de floculação é copolímero de acrilamida-acrilato de sódio tendo uma carga aniônica de 5 a 40 por cento em mol e uma RSV de 0,3 a 5 dL/g.

[067]Em uma forma de realização, o primeiro agente de floculação é aniônico e o segundo agente de floculação é catiônico.

[068]Em uma forma de realização, o primeiro agente de floculação é selecionado do grupo consistindo em acrilamida parcialmente hidrolisada e copolímeros de acri- lamida e acrilato de sódio.

[069]Em uma forma de realização, o primeiro agente de floculação é um copolí- mero de acrilamida e acrilato de sódio tendo uma carga aniônica de 5 a 75 por cento em mol e uma RSV de pelo menos 15 dL/g.

[070]Em uma forma de realização, o segundo agente de floculação é selecionado do grupo consistindo em copolímeros de epicloroidrina-dimetilamina (EPI-DMA), co- polímeros de EPI-DMA reticulados com amônia, e homopolímeros de haletos de amônio dialil-N,N-dissubstituídos.

[071]Em uma forma de realização, o segundo agente de floculação é um homopo- límero de cloreto de dialil dimetil amônio tendo uma RSV de 0,1 a 2 dL/g.

[072]Em uma forma de realização, o segundo agente de floculação é selecionado de copolímeros de acrilamida com metacrilato de dimetilaminoetila (DMAEM) ou acri- lato de dimetilaminoetila (DMAEA) e misturas destes.

[073]Em uma forma de realização, o segundo agente de floculação é um copolí- mero de acrilamida e acrilato de dimetilaminoetila (DMAEA) com um teor de carga catiônica de 5 a 50% em mol e uma RSV de > 15 dL/g.

[074]Dispersões de flocos de carga de acordo com esta invenção são preparadas antes de sua adição ao fornecimento da fabricação de papel. Isto pode ser feito em uma forma em batelada ou contínua. A concentração de carga nestas pastas fluidas é tipicamente menos do que 80% em massa. Ela está mais tipicamente entre 5 e 65% em massa.

[075]Um processo de batelada pode consistir em um tanque de mistura grande com um misturador de hélice, suspenso. A pasta fluida de carga é carregada ao tan-que de mistura, e a quantidade desejada do primeiro agente de floculação é alimen-tada à pasta fluida sob mistura contínua. A pasta fluida e o floculante são misturados por uma quantidade de tempo suficiente para distribuir o primeiro agente de flocula- ção uniformemente por todo o sistema, tipicamente por cerca de 10 a 60 segundos, dependendo da energia de mistura usada. A quantidade desejada do segundo agen-te de floculação é depois adicionada enquanto agitando em uma velocidade de mis-tura suficiente para quebrar os flocos de carga com tempo de mistura crescente tipi-camente de vários segundos a vários minutos, dependendo da energia de mistura usada. A micropartícula é adicionada à pasta fluida de carga antes, simultaneamen-te, e/ou depois de adicionar o primeiro agente de floculação, e antes do segundo agente floculante. Opcionalmente, uma micropartícula é adicionada depois do se-gundo agente de floculação. A adição da micropartícula aumenta a estabilidade em cisalhamento dos flocos de carga e limita a distribuição de tamanho de partícula dos flocos. Quando a distribuição de tamanho apropriada dos flocos de carga é obtida, a velocidade de mistura é diminuída a um nível em que os flocos são estáveis. Este lote de carga floculado depois é transferido para um tanque de mistura maior com mistura suficiente para manter os flocos de carga uniformemente em suspensão na dispersão. A carga floculada é bombeada deste tanque de mistura no fornecimento da fabricação de papel.

[076]Em um processo contínuo a quantidade desejada de primeiro agente de flo- culação é bombeada no tubo contendo a carga e misturada com um misturador está-tico em linha, se necessário. Um comprimento do tubo ou um vaso de mistura sufici-ente para permitir a mistura adequada de carga e floculante pode ser incluído antes da injeção da quantidade apropriada do segundo agente de floculação. O segundo agente de floculação é depois bombeado no tubo contendo a carga e misturado com um misturador estático em linha, se necessário. A micropartícula é bombeada no tubo contendo a pasta fluida de carga e misturada com um misturador estático em linha, se necessário. O ponto de adição está antes, simultaneamente, e/ou depois de bombear o primeiro agente de floculação, e antes da adição do segundo agente flo- culante. Opcionalmente, uma micropartícula é bombeada depois do segundo agente de floculação. A adição de micropartícula aumenta a estabilidade em cisalhamento dos flocos de carga e limita a distribuição de tamanho de partícula dos flocos. Mistura em velocidade alta depois é necessária para obter a distribuição de tamanho de-sejada dos flocos de carga. Ajustar a taxa de cisalhamento do dispositivo de mistura ou o tempo de mistura pode controlar a distribuição de tamanho do floco. Um pro-cesso contínuo serviria para o uso de uma taxa de cisalhamento ajustável em um dispositivo de volume fixo. Um tal dispositivo é descrito na Patente US 4.799.964. Este dispositivo é uma bomba centrífuga de velocidade ajustável que, quando ope-rada em uma contrapressão excedendo sua pressão de corte, funciona como um dispositivo de cisalhamento mecânico sem nenhuma capacidade de bombeamento. Outros dispositivos de cisalhamento adequados incluem um bocal com uma queda de pressão ajustável, um dispositivo de emulsificação do tipo turbina, ou um mistu-rador de intensidade alta, de velocidade ajustável em um vaso de volume fixo. De-pois do cisalhamento, a pasta fluida de carga floculada é alimentada diretamente no fornecimento da fabricação de papel.

[077]Tanto nos processos de batelada quanto contínuos descritos acima, o uso de um filtro ou peneira para remover flocos de carga muito grandes pode ser usado. Isto elimina operacionalidade da máquina potencial e problemas na qualidade do papel resultantes da inclusão de flocos de carga grandes no papel ou papelão.

[078]Em uma forma de realização, o tamanho de partícula médio dos flocos de carga é pelo menos 10 μm. Em uma forma de realização, o tamanho de partícula médio dos flocos de carga está entre 10 e 100 μm. Em uma forma de realização, o tamanho de partícula médio dos flocos de carga está entre 10 e 70 μm.

[079]Em pelo menos uma forma de realização a invenção é praticada usando pelo menos uma das composições e/ou métodos descritos no Pedido de Patente US 12/975.596. Em pelo menos uma forma de realização a invenção é praticada usando pelo menos uma das composições e/ou métodos descritos na Patente US 8.088.213. Em pelo menos uma forma de realização a invenção é praticada usando pelo menos uma das composições e/ou métodos descritos na Patente US 8.172.983.

XEMPLOS

[080]O precedente pode ser mais bem entendido por referência aos exemplos seguintes, que são apresentados para propósitos de ilustração e não são intencio-nados a limitar o escopo da invenção.

Métodos Experimentais

[081]Nos experimentos de floculação de carga, a pasta fluida de carga foi diluída a 10% de sólidos com água de torneira e 300 mL desta pasta fluida diluída foram colocados em um béquer de vidro de 500 mL. A agitação foi conduzida por pelo me-nos 30 segundos antes da adição de quaisquer aditivos químicos. O agitador foi um misturador suspenso Digital IKA® EUROSTAR com uma hélice de quatro lâminas R1342, de 50 mm, (ambos disponíveis da IKA® Works, Inc., Wilmington, NC USA). A distribuição de tamanho do floco final foi caracterizada por dispersão de luz a laser usando o Malvern Mastersizer Micro da Malvern Instruments Ltd., Southborough, MA USA. A análise foi conduzida usando um modelo polidisperso e apresentação 4PAD. Esta apresentação assume um componente real de 1,60 e um componente imaginá-rio de 0 para o índice refrativo da carga e um índice refrativo de 1,33 para água como a fase contínua. A qualidade da distribuição foi indicada pelo tamanho de floco mediano volumétrico-ponderado, D(V,0,5) e pela extensão da distribuição, que é de- finida como: D(V,0.9) - D(V,0.1) D (V ,0.5)

[082]Aqui D(V,0,1), D(V,0,5), e D(V,0,9) são definidos como os diâmetros que são iguais ou maiores do que 10 %, 50 %, e 90 % em volume de flocos de carga, respec-tivamente. Valores de extensão menores indicam distribuições de tamanho de partí-cula mais uniformes que se acredita que tenham melhor desempenho na fabricação de papel. Os valores de D(V,0,5) e extensão para cada exemplo foram listados na Tabela I e II.

Exemplo 1

[083]A carga usada foi pó seco de carbonato de cálcio precipitado (PCC) escale- noédrico (disponível como Albacar HO da Specialty Minerals Inc., Bethlehem, PA, USA). Este pó de PCC foi disperso em água de torneira em 10 % de sólido. A pasta fluida foi agitada sob 800 rpm, e uma quantidade pequena da amostra foi tomada para medir a distribuição de tamanho de partícula usando Malvern Mastersizer. Os experimentos fizeram uso de: a) agente de floculação DEV115 (que é um copolímero de acrilato de sódio-acrilamida aniônico comercialmente disponível com uma RSV de cerca de 32 dL/g e um teor de carga de 29 por cento em mol, disponível da Nalco Company, Naperville, Ill., USA), b) agente de floculação DEV125 (que é um copolí- mero de acrilamida-acrilato de dimetilaminoetila-sal quaternário de cloreto de metila catiônico comercialmente disponível com uma RSV de cerca de 25 dL/g e um teor de carga de 10 por cento em mol, disponível da Nalco Company, Naperville, Ill., USA.), e c) micropartícula Nalco-8699 que é uma dispersão de sílica coloidal comercialmen- te disponível disponível da Nalco Company, Naperville, Ill., USA.).

[084]Os resultados na Tabela 1 mostram que o PCC não tratado teve uma distri-buição de tamanho de partícula monomodal com um tamanho de partícula médio de 3,75 μm e uma extensão de 1,283. Depois da mistura de 30 s da pasta fluida de PCC a 10 % sob 800 rpm, 0,75 kg/t (1,5 lb/ton) de Nalco DEV115 foi adicionado len-tamente na pasta fluida usando uma seringa, seguido por adição lenta de 0,5 kg/t (1,0 lb/ton) de Nalco DEV125 usando uma outra seringa. Depois da adição de DEV125, uma amostra de carga foi tomada para a medição do tamanho de partícula (tempo = 0 minuto), depois a taxa de agitação foi aumentada para 1500 rpm e man-tida por 8 minutos. Amostras foram tomadas em cada intervalo de dois minutos para medir a distribuição de tamanho de partícula (tempo = 2, 4, 6 e 8 minutos). Este cisa- lhamento foi feito para o propósito de avaliar a estabilidade dos flocos de carga. Os resultados são mostrados na Tabela 1.

Exemplo 2

[085]O Experimento 1 foi repetido com a micropartícula como um do componente no programa de tratamento. 0,25 kg/t (0,5 lb/ton) de Nalco-8699 foi adicionado antes da adição de DEV115.

Exemplo 3

[086]O Experimento 1 foi repetido com a micropartícula como um do componente no programa de tratamento. 0,5 kg/t (1,0 lb/ton) de Nalco-8699 foi adicionado antes da adição de DEV115.

Exemplo 4

[087]O Experimento 1 foi repetido com a micropartícula como um do componente no programa de tratamento. 0,75 kg/t (1,5 lb/ton) de Nalco-8699 foi adicionado antes da adição de DEV115.

Exemplo 5

[088]O Experimento 1 foi repetido com a micropartícula como um do componente no programa de tratamento. 0,5 kg/t (1,0 lb/ton) de Nalco-8699 foi adicionado depois da adição de DEV115 mas antes de DEV125.

Exemplo 6

[089]O Experimento 1 foi repetido com a micropartícula como um do componente no programa de tratamento. 0,5 kg/t (1,0 lb/ton) de Nalco-8699 foi adicionado depois da adição de DEV125.

Exemplo 7

[090]O Experimento 1 foi repetido com a micropartícula como um do componente no programa de tratamento. 0,5 kg/t (1,0 lb/ton) de Nalco-8699 e 0,75 kg/t (1,5 lb/ton) de DEV115 foram pré-misturados antes de adicionar na pasta fluida de carga, se-guido pela adição de DEV125. Tabela I - As características de distribuição de tamanho de partícula de flocos de PCC (carbonato de cálcio precipitado) formados por diferentes programas químicos e cisalhados sob 150 0 rpm por várias vezes.

[091]Os resultados na Tabela I mostram que com a micropartícula Nalco-8699 no programa de floculação, não importa se ela for adicionada antes do agente de flocu- lação aniônico, depois do agente de floculação aniônico, pré-misturada com agente de floculação aniônico ou depois do agente de floculação catiônico, tanto a flocula- ção da carga quanto a estabilidade em cisalhamento dos flocos de carga resultantes melhoraram significantemente.

Exemplo 8

[092]A carga usada foi pasta fluida de carbonato de cálcio moído (GCC) como 70 % de sólidos. Esta pasta fluida foi diluída a 10 % de sólidos com água de torneira. A pasta fluida foi agitada sob 800 rpm, e uma quantidade pequena da amostra foi to-mada para medir a distribuição de tamanho de partícula usando Malvern Mastersizer. Os resultados na Tabela II mostram que o GCC não tratado teve uma distribuição de tamanho de partícula monomodal com um tamanho de partícula médio de 1,51 μm e uma extensão de 2,029.

[093]Depois da mistura de 30 s da pasta fluida de GCC a 10% sob 800 rpm, 0,75 kg/t (1,5 lb/ton) de Nalco DEV120 foi adicionado à pasta fluida, seguido por adição lenta de 0,37 kg/t (0,75 lb/ton) de Nalco DEV115 na pasta fluida usando uma seringa, e finalmente adição lenta de 0,3 kg/t (0,60 lb/ton) de Nalco DEV125 usando uma outra seringa. Depois da adição de DEV125, uma amostra de carga foi tomada para a medição do tamanho de partícula (tempo = 0 minuto), depois a taxa de agitação foi aumentada para 1500 rpm e mantida por 8 minutos. Amostras foram tomadas em cada intervalo de dois minutos para medir a distribuição de tamanho de partícula (tempo = 2, 4, 6 e 8 minutos). Os resultados foram mostrados na Tabela II.

Exemplo 9

[094]O Experimento 8 foi repetido com a micropartícula como um do componente no programa de tratamento. 0,25 kg/t (0,5 lb/ton) de Nalco-8699 foi adicionado antes da adição de DEV115.

Exemplo 10

[095]O Experimento 8 foi repetido com a micropartícula como um do componente no programa de tratamento. 0,5 kg/t (1,0 lb/ton) de Nalco-8699 foi adicionado antes da adição de DEV115.

Exemplo 11

[096]O Experimento 8 foi repetido com a micropartícula como um do componente no programa de tratamento. 0,5 kg/t (1,0 lb/ton) de Nalco-8699 foi adicionado depois da adição de DEV115 mas antes de DEV125.

Exemplo 12

[097]O Experimento 8 foi repetido com a micropartícula como um do componente no programa de tratamento. 0,5 kg/t (1,0 lb/ton) de Nalco-8699 foi adicionado depois da adição de DEV125.

Exemplo 13

[098]O Experimento 8 foi repetido com a micropartícula como um do componente no programa de tratamento. 0,5 kg/t (1,0 lb/ton) de Nalco-8699 e 0,38 kg/t (0,75 lb/ton) DEV115 foram pré-misturados antes de adicionar na pasta fluida de carga, seguido pela adição de DEV125. Tabela II - As características de distribuição de tamanho de partícula de flo-cos de GCC (carbonato de cálcio moído) formados por diferentes programas quími- cos e cisalhados so b 1500 rpm por várias vezes.

[099]Os resultados na Tabela II mostram que com a micropartícula Nalco-8699 no programa de floculação, não importa se ela for adicionada antes do agente de flocu- lação aniônico, depois do agente de floculação aniônico, pré-misturada com agente de floculação aniônico ou depois do agente de floculação catiônico, tanto a flocula- ção da carga quanto a estabilidade em cisalhamento dos flocos de carga resultantes melhoraram significantemente.

[0100]Embora esta invenção possa ser incorporada em muitas formas diferentes, vejam descritas em detalhe aqui as formas de realização preferidas específicas da invenção. A presente divulgação é uma exemplificação dos princípios da invenção e não é intencionada a limitar a invenção às formas de realização particulares ilustra-das. Todas as patentes, pedidos de patente, documentos científicos, e quaisquer outros materiais de referência mencionados aqui são incorporados por referência em sua totalidade. Além disso, a invenção abrange qualquer combinação possível de algumas ou todas as várias formas de realização descritas aqui e/ou incorporadas aqui. Além disso, a invenção abrange qualquer combinação possível que também especificamente exclui qualquer uma ou algumas das várias formas de realização descritas aqui e/ou incorporadas aqui.

[0101]A divulgação acima é intencionada a ser ilustrativa e não exaustiva. Esta descrição sugerirá muitas variações e alternativas a uma pessoa de habilidade co-mum nesta técnica. Todas estas alternativas e variações são intencionadas a estar incluídas dentro do escopo das reivindicações onde o termo “compreendendo” signi-fica “incluindo, mas não limitado a”. Aqueles familiares com a técnica podem reco-nhecer outros equivalentes às formas de realização específicas descritas aqui equi-valentes estes que também são intencionados a ser abrangidos pelas reivindicações.

[0102]Todas as faixas e parâmetros divulgados aqui são entendidos como abran-gendo qualquer uma e todas as subfaixas incluídas nesta, e cada número entre os pontos finais. Por exemplo, uma faixa estabelecida de “1 a 10” deve ser considerada como incluindo qualquer uma e todas as subfaixas entre (e inclusiva de) o valor mí-nimo de 1 e o valor máximo de 10; isto é, todas as subfaixas começando com um valor mínimo de 1 ou mais, (por exemplo, 1 a 6,1), e terminando com um valor má-ximo de 10 ou menos, (por exemplo, 2,3 a 9,4, 3 a 8, 4 a 7), e finalmente a cada nú-mero 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, e 10 contido dentro da faixa. Todas as porcentagens e razões são em peso a menos que de outro modo estabelecido.

[0103]Isto completa a descrição das formas de realização preferidas e alternadas da invenção. Aqueles habilitados na técnica podem reconhecer outros equivalentes à forma de realização específica descrita aqui equivalentes estes que são intencionados a ser abrangidos pelas reivindicações anexas.

Claims

1. Método para preparar uma dispersão estável de partículas de carga flocu- ladas tendo uma distribuição de tamanho de partícula específica para uso em processos de fabricação de papel, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: a) fornecer uma dispersão aquosa de partículas de carga; b) adicionar um primeiro agente de floculação à dispersão para misturar uni-formemente na dispersão sem causar floculação significativa das partículas de carga, a quantidade do primeiro agente de floculação está entre 0,1 e 3,0 kg/t (0,2 e 6,0 lb/ton) de carga tratada, e o primeiro agente de floculação sendo anfótero e tendo uma carga líquida; c) adicionar uma micropartícula à dispersão causando floculação significativa das partículas de carga antes, simultaneamente, e/ou depois de adicionar o primeiro agente de floculação, e antes de adicionar um segundo agente de floculação, em que a micropartícula é uma selecionada dentre a lista consistindo em: materiais sili- ciosos, partículas à base de sílica, microgéis de sílica, sílica coloidal, sóis de sílica, géis de sílica, polissilicatos, sílica catiônica, aluminossilicatos, polialuminossilicatos, borossilicatos, poliborossilicatos, zeólitos, e argilas de intumescimento sintéticas ou que ocorrem naturalmente, micropartículas poliméricas aniônicas, micropartículas poliméricas catiônicas, micropartículas poliméricas orgânicas anfóteras, e qualquer combinação destes, em que a quantidade de micropartícula está entre 0,1 e 0,4 kg/t (0,2 e 8 lb/ton) de carga tratada; d) adicionar o segundo agente de floculação à dispersão para iniciar flocula- ção das partículas de carga na presença do primeiro agente de floculação, em que a quantidade do segundo agente de floculação está entre 0,1 e 4,0 kg/t (0,2 e 8,0 lb/ton) de carga tratada, em que o segundo agente de floculação tem carga oposta à carga líquida do primeiro agente de floculação anfótero, em que o segundo agente de floculação é catiônico; e) cisalhar a dispersão floculada para fornecer uma dispersão de flocos de carga tendo o tamanho de partícula desejado; e f) flocular as partículas de carga antes de adicioná-las a uma matéria pastosa de papel e em que nenhuma matéria pastosa de papel está presente durante a floculação.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que os flocos de carga têm um tamanho de partícula médio de 10 a 100 μm.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, CARACTERIZADO pelo fato de que a carga é selecionada dentre o grupo consistindo em carbonato de cálcio precipitado, carbonato de cálcio moído, argila de caulim, talco, dióxido de titânio, trii- drato de alumina, sulfato de bário e hidróxido de magnésio, e misturas destes.

4. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro agente de floculação tem carga aniônica líquida.

5. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo agente de floculação é selecionado dentre o grupo consistindo em copolímeros e terpolímeros de (met)acrilamida com metacrilato de dimetilaminoetila (DMAEM), acrilato de dimetilaminoetila (DMAEA), acrilato de dietilaminoetila (DEAEA), metacrilato de dietilaminoetila (DEAEM) ou suas formas de amônio quaternário preparadas com sulfato de dimetila, cloreto de metila ou cloreto de benzila, e misturas destes.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo agente de floculação é copolímero de acrilamida-acrilato de dimeti- laminoetila-cloreto de metila quaternário tendo uma carga catiônica de 10 a 50 por cento em mol e uma RSV de pelo menos 15 dL/g.

7. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo agente de floculação é um homopolímero de cloreto de dialil dimetil amônio tendo uma RSV de 0,1 a 2 dL/g.

8. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda adicionar uma ou mais micropartículas à dispersão floculada depois da adição do segundo agente de floculação.

9. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que a carga é dispersa anionicamente e um coagulante catiônico de baixo peso molecular é adicionado à dispersão para pelo menos parcialmente neutralizar sua carga aniônica antes da adição do primeiro agente de floculação ou micropartícula.

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, CARACTERIZADO pelo fato de que a carga é dispersa anionicamente e um coagulante catiônico de baixo peso molecular é adicionado à dispersão para pelo menos parcialmente neutralizar sua carga aniônica antes da adição do primeiro agente de floculação ou micropartícula.

11. Método, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda adicionar um amido intumescido à dispersão de partículas de carga.

12. Método, de acordo com a reivindicação 11, CARACTERIZADO pelo fato de que o amido intumescido é adicionado antes, e/ou depois de adicionar o primeiro agente de floculação, e antes de adicionar um segundo agente de floculação.

13. Método, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, CARACTERIZADO pelo fato de que o amido intumescido é catiônico, aniônico, anfótero ou não iônico.

14. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, CARACTERIZADO pelo fato de que o amido intumescido é uma composição de amido intumescido de látex.