BR112015010135B1

BR112015010135B1 - Composição de dispersantes latentes, processo de fabricação de papel ou papelão, papel ou papelão assim obtido, bem como revestido e processo para aumentar capacidade de nova formação de polpa de papel ou papelão

Info

Publication number: BR112015010135B1
Application number: BR112015010135-6A
Authority: BR
Inventors: Clement L. Brungardt
Original assignee: Solenis Technologies Cayman, L.P.
Priority date: 2012-11-08
Filing date: 2013-10-23
Publication date: 2021-11-09
Also published as: US20160053438A1; US20140174682A1; EP2917405B1; WO2014074309A1; US9005398B2; EP2917405A1; CA2947956C; CA2888476A1; ZA201504050B; CA2888476C; AU2013341609B2; RU2645142C2; TWI532895B; MX359836B; CL2015001116A1; MX2015005064A; AU2013341609A1; PT2917405T; ES2680577T3; KR102117288B1

Abstract

composição de dispersantes latentes, processo de fabricação de papel ou papelão, papel ou papelão assim obtido, bem como revestido e processo para aumentar capacidade de nova formação de polpa de papel ou papelão. a presente invenção refere-se a dispersantes latentes que foram fabricados através da hidrogenação de um dímero de alquil ceteno, dímero de alquenil ceteno, ou multimero de ceteno. adição de dispersante latente a papel ou papelão aumentou sua resistência a água e vapor d'água enquanto mantendo capacidade de reciclagem e de capacidade de nova formação de polpa. adicionalmente, é provido um processo para aumentar a capacidade de nova formação de polpa de um papel ou papelão revestido com cera. dispersantes fabricados pela hidrólise do dímero de alquil ceteno, dímero de alquenil ceteno, e multímero ceteno também são descritos.

Description

[001] Este pedido de patente reivindica o benefício de pedido de patente provisório US número 61/723 960, depositado em 8 de novembro de 2012, os inteiros conteúdos do qual são aqui incorporados por referência.

Antecedentes da Invenção

[002] Os conceitos inventivos presentemente mostrados e reivindicados referem-se a uma composição para uso em aplicações de papel ou papelão. Mais especificamente, os conceitos inventivos presentemente mostrados e reivindicados referem-se a uma composição fabricada através de hidrogenação ou hidrogenação parcial de um dímero alquil ceteno, dímero alquenil ceteno, ou multímero ceteno (coletivamente rotulados H2-AKD). Os conceitos inventivos presentemente mostrados e reivindicados também referem- se a uma composição que quando misturada com polpa ou aplicada como um revestimento a papel ou papelão, aumenta a resistência a água e vapor d’água do papel e papelão enquanto mantendo boa capacidade de reciclagem e de nova formação de polpa.

[003] Produtos de papel são frequentemente colados ou revestidos de modo a formarem uma barreira contra gases como vapor de umidade e líquidos como água, óleos e graxas. Papel e papelão revestidos com cera são amplamente usados para proteção de fruta fresca, vegetais, peixe, e aves domésticas durante estocagem e expedição. Em adição a atuação como uma barreira, o revestimento também reforça e enrijece o papel ou papelão sob condições de estocagem úmida ou umedecida.

[004] As formulações de revestimento de cera aplicadas a papel e papelão são bem conhecidas na indústria de polpa e papel. Ceras de revestimento tipicamente têm cadeias de hidrocarbonetos contendo de cerca de 20 a cerca de 40 átomos de carbono e pontos de fusão de cerca de 40 graus Celsius (oC) a cerca de 85oC. Parafina e ceras microcristalinas são tais duas ceras comumente usadas em aplicações de papelão e papel revestidas. Exemplos típicos de tais materiais incluem ceras naturais e/ou sintéticas como mostradas, por exemplo, nas patentes US 3.058.871 (Davis et al.); 2.859.110 (Sanford) e 3.021.252 (Hill et al.).

[005] Existem quatro processos comumente usados de aplicação de revestimentos de cera para papel e papelão. Um processo para revestimento em baixos níveis de adição de cera (menos que 5% em peso) usa uma emulsão de cera aquosa pré-fabricada. A emulsão de cera pode ser adicionada à extremidade úmida da máquina de papel, sobre uma prensa de cola, ou sobre um revestidor fora de máquina. Nos outros três processos, revestimento de cortina, impregnação de cera, e revestimento em cascata, o revestimento é tipicamente aplicado como uma cera fundida em níveis de adição de pelo menos 3% em peso do papelão revestido. Um revestidor de cortina aplicada uma camada fina de cera sobre um lado do papel ou papelão.

[006] Típicos níveis de adição variam de cerca de 5% a cerca de 15% de cera baseado no peso total do papel ou papelão revestido. Papel ou papelão impregnado com cera é fabricado através de passagem de papelão através de um estreitamento inundado com cera fundida. Devido sua baixa tensão superficial e a pressão aplicada no estreitamento, a cera penetra uniformemente por todo papel ou papelão. Níveis de adição de cera para papel ou papelão impregnado variam de cerca de 12% a cerca de 20%"do peso total do papel ou papelão revestido. Revestimentos de cera em cascata são aplicados a seções acabadas, coladas, cortadas de papelão corrugado (por exemplo, forro combinado/meio corrugado/forro). Uma seção de papelão corrugado é passada sob uma corrente de cera fundida, revestindo completamente as caneluras e superfícies externas do papelão. Níveis de adição de cera para revestimentos de cascata podem variar de cerca de 20% a cerca de 50% do peso total do papel ou papelão revestido.

[007] Foi genericamente verificado que as ceras presentes sobre, e impregnadas em, papel e papelão revestidos são difíceis de separar efetivamente sem contaminação de polpa e a máquina de fabricar papel. Durante nova formação de polpa, a cera fundida ou semi- fundida adere às fibras de polpa e equipamento de nova formação de polpa. Se ela não é separada das fibras de polpa, a cera residual forma defeitos no papel ou papelão reciclado e deposita sobre a máquina de papel. Por isso, caixas revestidas com cera não podem ser recicladas; elas têm de ser separadas de caixas recicláveis e tanto queimadas ou usadas como aterro pelo que aumentando custos de manuseio e criando conceitos ambientais.

[008] Um número de processos de remoção de cera de papel e papelão reciclados foi proposto. A patente U.S. 3.058.871 (Davis, et. Al.) e patente U.S. 2.703.754 (Myers) mostram a separação de revestimentos de fusão quente da polpa através de extração do revestimento com solvente. Adicionalmente, Myers ensina a separação de polpa e material de revestimento como feito através de uma combinação de emulsificação e extração com solvente. Na patente U.S. 3.055.791 (Elias), absorventes sólidos são usados em uma tentativa para recuperar polpa, enquanto na patente U.S. 3.021.252 (Hill, et al.) e patente U.S. 2.859.110 (Sanford), o revestimento é separado mecanicamente da fibra. A patente U.S. 3.822.178 (von Koeppen, et al.); patente U.S. 2.614.922 (Hope); patente U.S. 2 859 110 (Sanford); e patente U.S. 2.959.513 (Savage), mostram procedimentos para reciclagem de papel revestido com cera envolvendo suspensão de partículas de revestimento em um sistema aquosa quente. Todas as patentes referidas acima são pelo que aqui incorporadas por referência.

[009] Também foi sugerido que a adição de dispersantes durante nova formação de polpa pode aperfeiçoar a remoção de cera através de processos mecânicos. Entretanto, estas abordagens não são economicamente exequíveis quando o processo requer tratamento do fornecimento de polpa reciclada inteiro com caros aditivos químicos independentes da quantidade de cera presente.

[0010] Embora alguns destes processos tenham sido comercialmente bem sucedidos, uma solução mais genérica que possa ser adotada pela indústria de papel com investimento mínimo de capital é necessária. O uso de ácidos graxos, e outros ácidos carboxílicos orgânicos, em revestimentos de cera para papel e papelão é mostrado na patente U.S. 3 629 171 (Kremer). Mais recentemente, E. L. Back, "Corrugated Paperboard Project Researches Self-Dispersing Wax", Tappi Journal, volume 74,no. 4, páginas 37-38, Julho 1992; J. Michelman, "Method of Dispersing Wax from a Hot Melt Wax-coated Paper," U.S. Patent 6,273,993, August 14, 2001; and Fuller et al., "Recyclable Wax-coated Container," U.S. Patent 5,539,035, July 23, 1996; propuseram incorporação de um ácido graxo ou outro dispersante na formulação de revestimento de cera para simplificar nova formação de polpa e reciclagem.

[0011] O pedido de patente U.S. 07/907.173 (Michelman) descreve a adição de um "dispersante latente" a revestimentos de cera. Fuller et al., "Recyclable wax-coated container", patente U.S. 5.539.035, 23 de julho de 1996, descreve revestimentos de cera de podem ser feitos polpa novamente fabricados a partir de misturas de cera de parafina, ácido graxo, e um aditivo polímero hidrofóbico compatível tal como borracha polietileno polipropileno. Hassan et al., "Repulpable wax", patente U.S. 6.811.824, 2 de novembro de 2004, mostra revestimentos resistentes a água que podem ser feitos novamente polpa para papel e papelão baseados em ésteres de ácido graxo de triglicerídeo hidrogenado.

[0012] Narancic et al., "Method of Repulping Repulpable and Recyclable Moisture Resistant Coated Articles", patente US 6.416.620, 9 de julho de 2002, descreve a adição de materiais de enchimento inorgânicos para aperfeiçoamento de capacidade de nova formação de polpa de revestimentos de cera. Narancic, et al. ensinam que a adição de um ácido graxo ou tensoativo a um revestimento de cera pode causar problemas de corrosão sobre equipamento de manuseio e reduzir a resistência do revestimento a água e vapor de água.

[0013] Idealmente, um aditivo para nova formação de polpa para revestimentos de cera deve ser fisicamente compatível com cera sobre uma ampla faixa de níveis de adição. Para simplificar manuseio, ele deve ter um ponto de fusão próximo daquele de revestimentos de cera comerciais. Adicionalmente, o aditivo não deve afetar negativamente a resistência a água ou vapor d’água do revestimento de cera. O resultante revestimento de cera que pode ser feito polpa novamente deve manter sua resistência a água e vapor d’água por longos períodos de tempo sob as condições umedecidas (pH neutro), úmidas, e alta temperatura encontradas durante a estocagem e expedição de produto. Por exemplo, testes de taxa de transmissão de vapor de umidade (MVTR) "tropicais" padrões de papelão revestido com cera são realizados em cerca de 38oC e 90% de umidade relativa. Também, o aditivo de nova formação de polpa de cera ideal deve ser baseado em materiais brutos renováveis.

[0014] Para propósitos de reciclagem, o papel ou papelão revestido com cera deve ser capaz de formar polpa novamente sob as condições de pH e temperatura facilmente disponíveis para o fabricante de papel sem grande investimento de capital. Para minimizar deposição sobre equipamento de nova formação de polpa, o papel ou papelão revestido com cera deve ser feito polpa novamente em temperaturas abaixo de ponto de fusão da cera. Finalmente, qualquer aditivo e/ou cera não deve causar problemas de corrosão sobre o equipamento de revestimento, nova formação de polpa, ou fabricação de papel.

[0015] O dímero de alquil ceteno hidrogenado, dímero de alquenil ceteno, ou multímero ceteno (coletivamente identificados como H2- AKD) da presente composição oferece várias vantagens sobre a técnica relacionada. Os ácidos graxos, tensoativos aniônicos, e tensoativos catiônicos descritos por Back, Michelman, e Fuller são sais hidrofílicos sob as condições de pH neutro encontradas por papel e papelão revestidos com cera durante estocagem e expedição. Similarmente, os tensoativos não iônicos descritos na técnica anterior são hidrofílicos e miscíveis em água. Adição destes materiais hidrofílicos inevitavelmente reduz a resistência a água do revestimento de cera. Devido às condições quentes, úmidas encontradas durante expedição e estocagem de produto, é improvável que os revestimentos descritos por Hassan, que são compreendidos primariamente por triglicerídeos, possam resistir a crescimento microbiano por longos períodos de tempo sob estas condições.

[0016] Em contraste, H2-AKD é hidrofóbico sob condições de uso final e pode ser adicionado diretamente a cera nos níveis necessários para aperfeiçoar capacidade de nova formação de polpa sem comprometer a resistência a água e vapor d’água do revestimento. Adicionalmente, uma vez que H2-AKD é uma cera hidrofóbica não polar, ela não é corrosiva para equipamento de revestimento ou fabricação de papel.

[0017] Como descrito abaixo, níveis de adição de H2-AKD tão baixos como 5% em peso de revestimento total podem aperfeiçoar a capacidade de nova formação de polpa de um revestimento de cera. Também é vantajoso que H2-AKD é baseado em materiais brutos de ácido graxo, renováveis.

[0018] Adicionais objetos, vantagens, e características do que é reivindicado serão mostradas na descrição que se segue e em parte tornar-se-ão aparentes para aqueles versados na técnica com exame do que se segue ou podem ser aprendidas através de prática da tecnologia. Os objetos e vantagens dos conceitos inventivos presentemente mostrados e reivindicados podem ser realizados e obtidos por meio das composições e processos particularmente destacados nas reivindicações apostas, incluindo seus equivalentes funcionais.

Breve Descrição dos Desenhos

[0019] A Figura 1 ilustra um possível mecanismo para a hidrogenação e hidrólise de um dímero alquil ceteno.

[0020] A Figura 2 ilustra um possível mecanismo de hidrólise de dímero alquil ceteno.

[0021] A Figura 3 ilustra uma estrutura química genérica para o resultante dímero ceteno hidrogenado ou multímero ceteno.

[0022] A Figura 4 ilustra uma estrutura química genérica para o dímero alquil ceteno, dímero alquenil ceteno, ou multímero ceteno hidrogenado, hidrolisado.

[0023] A Figura 5 ilustra vários graus de nova formação de polpa que foram quantificados através de comparação de cada amostra a uma série de padrões de nova formação de polpa.

Descrição Detalhada

[0024] De acordo com a presente invenção, são providas composições compreendendo Fórmula I:

[0025] onde

[0026] R é um alquila de cadeia reta ou ramificada que é de pelo menos 6 átomos de carbono em comprimento;

[0027] R1 é um alquila de cadeia ramificada ou reta contendo de 2 a 34 átomos de carbono;

[0028] R2 é uma cadeia alquila ramificada ou reta que é de pelo menos 6 átomos de carbono em comprimento;

[0029] onde

[0030] R, R1 e R2 podem independentemente, conter opcionalmente um grupo funcional cíclico; e

[0031] n é um inteiro de 0 a 6.

[0032] Por isso, de acordo com a invenção, um dispersante latente com a estrutura genérica mostrada na Fórmula I, é fabricado através de hidrogenação de um dímero alquil ceteno, dímero alquenil ceteno, ou um multimero ceteno (coletivamente identificado como H2-AKD). Dímeros alquil ceteno, dímeros alquenil cetenos, e multímeros ceteno que não sofreram hidrogenação (coletivamente AKD’s) são atualmente usados como agentes de cola de superfície e internos pela indústria de papel. Uma estrutura química genérica para estes materiais de partida pode ser encontrada na patente U.S. 5.685.815 (Bottoroff). Outros exemplos podem ser encontrados em U.S. 6.175.022 (Brungardt) e patente U.S. 6 207 258 (Varnell), onde ácidos carboxílicos e ácidos dicarboxílicos são usados para fabricação de dímeros alquil ceteno, dímeros alquenil ceteno, e multímeros ceteno (AKD’s).

[0033] A reação de hidrogenação atua para reduzir as ligações duplas carbono - carbono ligadas ao anel(is) lactona de quatro membros do dímerosalquil ceteno, dímero alquenil ceteno, ou multímero ceteno (Ver Figura 1). Hidrogenação também atua para reduzir quaisquer ligações duplas carbono - carbono nas cadeias hidrocarboneto ligadas ao anel(is) lactona. Uma estrutura química genérica para o resultante dímero ceteno hidrogenado ou multímero ceteno é mostrada em Fórmula I, onde "n" é de 0 a 6, pode ser 0 a 3 e pode ser 0. R1 pode conter 2 a 34 átomos de carbono e pode ser um grupo alquila reto ou ramificado, e pode conter grupos funcionais cíclicos. R e R2 são de pelo menos 6 átomos de carbono em comprimento; podem conter 10 a cerca de 22 carbonos em comprimento; podem ser de cerca de 10 a cerca de 20 carbonos em comprimento; e podem ser de cerca de 12 a cerca de 18 carbonos em comprimento. R e R2, são selecionados de grupos alquila de cadeia reta ou ramificada e também podem conter grupos funcionais cíclicos.

[0034] Os ácidos carboxílicos usados para fabricação de materiais de partida dímero alquil ceteno, dímero alquenil ceteno, ou multímero ceteno podem conter outros grupos funcionais, tais como, por exemplo, ésteres, éteres, aminas terciárias e quaternárias, ligações duplas e triplas carbono para carbono, cetonas, aldeídos, anéis alifáticos e anéis aromáticas e quaisquer grupos funcionais como descrito na patente U.S. 6.175.022. Também é entendido que a presente invenção também contém regioisômeros dos compostos de Fórmula I. Também é entendido que a presente invenção contém regioisômeros dos compostos de Fórmula II.

[0035] O que é pretendido por dispersante é uma substância que auxilia em separação e dispersão de pequenas partículas insolúveis de materiais hidrofóbicos em um ambiente substancialmente aquoso. O dispersante pode ser usado em combinação com um agente químico, tal como NaHCO3, Na2CO3, e NaOH, que são capazes de modificar o grupo(s) ácido carboxílico presente sobre o dispersante.

[0036] Ainda um objetivo é prover um processo de aumento de resistência a água e vapor d’água de papel e papelão enquanto mantendo capacidade de reciclagem e de nova formação de polpa. Quando adicionada a papel ou papelão, ou aplicada como um revestimento sobre o papel ou papelão, uma composição compreendendo H2-AKD, ou H2-AKD parcialmente hidrogenado, aumenta a resistência a água e vapor d’água do papel ou papelão. A seguir, com referência a H2-AKD, é entendido que este pode significar um AKD parcialmente hidrogenado. O H2-AKD permanece uma cera hidrofóbica sob condições normais de uso final, estocagem e expedição. Quando o papel ou papelão tratado com H2-AKD é exposto a condições de água quente e alcalinas durante a reciclagem ou nova formação de polpa, ele é acreditado reagir para formar um sabão aniônico. O sabão aniônico então pode ser disperso em água e separado da polpa de celulose.

[0037] Um possível mecanismo para a aperfeiçoada capacidade de nova formação de polpa obtida com H2-AKD é ilustrado na Figura 1 e Figura 2. AKD comercialmente disponível reage com água para formar um ácido beta-ceto carboxílico. O ácido beta-ceto carboxílico perde rapidamente CO2 em temperatura ambiente para formar uma cetona hidrofóbica, cérea. Esta cetona cérea não pode ser esperada aperfeiçoar a capacidade de nova formação de polpa de um revestimento de cera. Entretanto, hidrogenação de rende uma cera hidrofóbica com um anel lactona reativo. O anel lactona pode sofrer hidrólise durante nova formação de polpa para formar sabão de ácido carboxílico estável. O sabão aniônico pode ser facilmente disperso em água e separado da polpa de celulose.

[0038] Uma estrutura química genérica para o análogo hidrolisado do dímero de alquil ceteno hidrogenado, dímero de alquenil ceteno, ou multímero ceteno é dada na Fórmula II.

[0039] onde

[0040] R é uma cadeia alquila ramificada ou reta que é de pelo menos 6 átomos de carbono em comprimento;

[0041] R1 é uma cadeia alquila ramificada ou reta contendo de 2 a 34 átomos de carbono;

[0042] R2 é uma cadeia alquila reta ou ramificada que é de pelo menos 6 átomos de carbono em comprimento;

[0043] onde

[0044] R, R1 e R2 podem independentemente, opcionalmente conter um grupo funcional cíclico; e

[0045] n é um inteiro de 0 a 6.

[0046] Em Fórmula II, "n" pode ser de 0 a 6; pode ser de 0 a 3; e pode ser 0. R e R2, são selecionados de grupos alquila de cadeia reta ou ramificada, e também podem conter independentemente grupos funcionais cíclicos. R e R2 são de pelo menos 6 átomos de carbono em comprimento; podem conter 10 a cerca de 22 carbonos em comprimento; podem ser de cerca de 10 a cerca de 20 carbonos em comprimento; e podem ser de cerca de 12 a cerca de 18 carbonos em comprimento. R1 pode conter 2 a 34 átomos de carbono e pode ser um grupo alquila de cadeia reta ou ramificada, e opcionalmente pode conter grupos funcionais cíclicos.

[0047] Alternativamente, a cera H2-AKD pode ser incorporada em um revestimento de cera convencional. A natureza de hidrocarboneto hidrofóbico de H2-AKD e seu ponto de fusão (56oC), tornam o mesmo compatível com ceras de revestimentos convencionais. Por exemplo, Paraflex 4797A (The International Group, Agincourt, Ontario, Canada) tem um ponto de fusão de 59oC. Quando papel ou papelão revestido com H2-AKD é exposto a condições alcalinas de nova formação de polpa, um sabão aniônico formado a partir de H2-AKD auxilia a dispersão de cera convencional, tornando mais fácil separação a partir de polpa de celulose.

[0048] As ceras que podem ser usadas com H2-AKD para revestir papel e papelão são conhecidas na técnica de fabricação de papel e incluem: cera de parafina, cera microcristalina, ou quaisquer composições de revestimento de cera natural ou sintética, mas não limitadas a ceras de plantas, ceras de animais e ceras derivadas de petróleo. Exemplos comerciais de tais ceras são disponíveis de The International Group (Agincourt, Ontario, Canada). As ceras correntemente usadas para revestir papel ou papelão tipicamente contêm de cerca de 20 a cerca de 40 átomos de carbono em suas cadeias de hidrocarbonetos e têm pontos de fusão de cerca de 30oC a cerca de 200oC; e podem ter pontos de fusão entre cerca de 40oC e cerca de 85oC. Em adição a cera, as formulações também podem incluir resinas opcionais. Tais como materiais poliméricos termoplásticos, por exemplo, resinas de hidrocarbonetos, vinil acetato de polietileno, polietileno e semelhantes para aperfeiçoar as propriedades físicas do revestimento, reduzir custo e aperfeiçoar desempenho.

[0049] A composição de cera/H2-AKD ou H2-AKD pode ser aplicada através de qualquer um dos processos usados para aplicar um revestimento de cera a papel ou papelão, incluindo, por exemplo, como uma emulsão, um revestidor de cortina, sobre um impregnador de cera ou sobre um revestidor de cascata. A patente US 4 317 756 (Dumas, et al.), mostra processos para fabricação de emulsões aquosas de dímero de alquil ceteno (AKD), que então podem ser usadas para fabricação de emulsões das composições hidrogenadas da presente invenção.

[0050] Quando adicionada por si própria ou em combinação com uma cera convencional, o nível de adição de composição de cera/H2- AKD pode variar de cerca de 1% a cerca de 60% do peso total do papel ou papelão revestido. O H2-AKD pode variar de cerca de 1% a cerca de 100% em peso da composição de revestimento; e pode ser cerca de 15% a cerca de 25% em peso da composição de revestimento. Deve ser entendido que por todo o relatório descritivo e reivindicações o termo revestimento é entendido significar "revestimento" ou "impregnação" a menos que de outro modo indicado.

[0051] Ainda um objetivo é prover um processo de aumento de capacidade de nova formação de polpa de um papel ou papelão revestido. Papel ou papelão revestido com uma composição de cera/H2-AKD ou H2-AKD pode ser feito novamente polpa em um pH de cerca de 5 a cerca de 14; pode ser feito novamente polpa em um pH de cerca de 7 a cerca de 12; e pode ser feito novamente polpa em um pH de cerca de 9 a cerca de 12.

[0052] Papel ou papelão revestido com H2-AKD ou uma composição de cera/H2-AKD pode ser feito novamente polpa em temperaturas de cerca de 20oC a cerca de 200oC; pode ser feito novamente polpa em temperaturas de cerca de 30oC a cerca de 70oC; e pode ser feito novamente polpa em uma temperatura de cerca de 40oC a cerca de 60oC. O papel ou papelão revestido com o H2-AKD ou composição de cera/H2-AKD também pode ser feito novamente polpa em cerca de 50oC.

[0053] Embora não haja rígida diferenciação entre papel e papelão, papelão é genericamente mais espesso (usualmente acima de 0,25 mm/0,010 in ou 10 pontos) que papel. A presente composição pode ser usada com qualquer papel ou papelão. Exemplos de tipos e classificações de papel e papelão podem ser encontrados em TAPPI Method - TIP 0404-36, que é aqui incorporado em sua totalidade.

[0054] Os exemplos que se seguem são pretendidos para ilustrar os conceitos inventivos presentemente mostrados e reivindicados. Entretanto, estes exemplos são pretendidos serem realizações não limitantes da invenção. Exemplos

[0055] Os exemplos que se seguem são providos para ilustrarem a produção e atividade de composições representativas dos presentes ensinamentos e para ilustrarem sua resistência a água e vapor d’água, e desempenho em operações de reciclagem e nova formação de polpa. Aqueles versados na técnica apreciarão que embora específicos reagentes e condições sejam esboçados nos exemplos que se seguem, estes reagentes e condições não são uma limitação sobre os presentes ensinamentos. Exemplo 1 - Hidrogenação de dímero alquil ceteno

[0056] Uma amostra de Aquapel 364, dímero alquil ceteno (AKD) (disponível de Ashland Water Technologies - Lexington, Kentucky) foi hidrogenada usando o seguinte processo: 25 gramas (g) de dímero alquil ceteno foram dissolvidos em 25 g de tolueno. A mistura foi então carregada em um reator Parr de aço inoxidável junto com 2 moles % de catalisador Pd sobre carbono (10% paládio sobre carbono, disponível de Aldrich - Milwaukee Wisconsin). O reator foi lavado duas vezes com gás H2, selado sob 600 libras por polegada quadrada de pressão de gás H2, e então agitado por 18 horas em temperatura ambiente. Uma vez a reação tenha sido completa, a mistura foi filtrada para remover catalisador Pt, e o solvente tolueno foi removido sob vácuo. Vinte e quatro gramas da desejada composição de H2-AKD foram isolados. A composição de H2-AKD teve um ponto de fusão de 56oC. Exemplo 2 - Preparação de papelão

[0057] Papelão para revestimento com cera foi fabricado usando o seguinte processo. Uma amostra de papelão comercial foi cortada em tiras de 2,5 centímetros (cm), então refinada para uma soltura padrão Canadense (CSF) de 375 mililitros (mL) usando um refinador de disco duplo. 2,5% em peso de GPC D-15F (Grain Processing Corporation - Muscatine, Iowa) foram adicionados à polpa refinada.

[0058] Papelão reciclado foi fabricado a partir de fornecimento de polpa usando uma máquina de papel piloto similar àquela disponível em Western Michigan University em Kalamazoo, Michigan. A temperatura da polpa de fabricação de papel foi fixada em 50oC. pH de fabricação de papel foi fixado em 7,5. Os seguintes aditivos foram adicionados à extremidade úmida da máquina de papel: 0,5% em peso de amido catiônico Stalok 300 (todos os níveis de adição baseados em fornecimento de polpa, Tate and Lyle - London, United Kingdom), 0,05% em peso de emulsão de agente de cola dímero alquil ceteno Hercon 70 (Ashland Hercules Water Technologies - Lexington Kentucky), e 0,0125% em peso de auxiliar de retenção de poliacrilamida catiônica Perform 8713 (Ashland Water Technologies - Lexington Kentucky). Peso base foi fixado em 160 gramas por metro quadrado (g/m2). Umidade de folha na bobina foi controlada para 8%. Exemplo 3 - Preparação de papelão revestido com cera

[0059] O papelão reciclado fabricado no Exemplo 2 foi revestido com cera Paraflex 4797A usando o seguinte processo (uma cera de cascata comercial suprida por International Group). Uma amostra de 200 g de Paraflex 4797A foi fundida usando um banho de água quente fixado a 80oC. O papelão reciclado foi cortado em quadrados de 6 polegadas x 6 polegadas. Os quadrados foram então imersos na cera fundida por 5 segundos, removidos, e deixados resfriar em temperatura ambiente por uma hora. Revestimentos Paraflex 4797A contendo 5%, 10%, 15%, 25%, 50% e 100% de H2-AKD também foram fabricados através do mesmo processo. O H2-AKD foi fabricado usando o processo descrito no Exemplo 1. As amostras revestidas foram curadas em um forno a 85oC por 30 minutos antes de testes. Tomada de cerca foi em média 50% do peso total do papelão revestido. Exemplo 4 - Processo de teste de capacidade de nova formação de polpa

[0060] A capacidade de nova formação de polpa do papelão não revestido, o papelão revestido com Paraflex 4797A, papelão revestido com H2-AKD, e papelão revestido com cera/H2-AKD descritos no Exemplo 3 foi medida usando o processo que se segue.

[0061] Uma alíquota de 342 g de água foi colocada em um combinador Waring. Uma amostra de 18 g de papelão foi cortada em quadrados de 2,5 cm x 2,5 cm e colocada no combinador. Um motor elétrico adaptado no fundo do combinador foi usado para girar a lâmina. A lâmina foi girada em uma direção "reversa", para evitar corte de polpa com a borda fina da lâmina. A taxa de agitação foi fixada em 1500 revoluções por minuto (rpm). Uma solução 1 N de ácido sulfúrico (H2SO4) foi usada para ajustar a dispersão de nova formação de polpa para pH de 5. NaHCO3 (1000 ppm) foi usado para tamponar a dispersão de nova formação de polpa para pH 7. Na2CO3 (1000 ppm) foi usado para tamponar a dispersão de nova formação de polpa para pH 9, e uma mistura de Na2CO3 (1000 ppm) e NaOH foi usada para tamponar a dispersão de nova formação de polpa para pH 12. Temperatura de água foi controlada usando uma camisa de aquecimento elétrico enrolada ao redor do exterior do combinador.

[0062] Amostras da pasta de polpa foram retiradas cada 15 minutos. O grau de nova formação de polpa foi quantificado através de comparação de cada amostra às séries de padrões de nova formação de polpa mostrados na Figura 5. Um valor de índice de nova formação de polpa de "5" é considerado ser aceitável para uso comercial. Exemplo 5 - Capacidade de nova formação de polpa de várias combinações de cera/H2-AKD

[0063] Amostras de papelão revestido com Paraflex 4797A, H2- AKD, e Paraflex 4797A/H2-AKD foram fabricadas usando os processos descritos em Exemplos 2 e 3. Tomadas de cera totais tiveram média de 50% do peso do papelão revestido. Capacidade de nova formação de polpa foi medida em pHs variando de 5 a 12, em temperaturas de nova formação de polpa de 40oC, 50oC, e 60oC usando o processo descrito no Exemplo 4 (Ver Tabelas 1-3).

[0064] O papelão revestido com cera Paraflex 4797A 100% formou nova polpa lentamente em temperaturas baixo de seu ponto de fusão de 59oC. O mais alto valor de índice de nova formação de polpa obtido para o papelão de revestido com cera Paraflex 4797A 100% foi somente 2,5 em temperaturas de nova formação de polpa abaixo de seu ponto de fusão (medido após duas horas de nova formação de polpa a 50oC e pH 12). Aumento de temperatura de nova formação de polpa para 60oC, cima do ponto de fusão da cera, aumentou grandemente a taxa de nova formação de polpa do papelão revestido com cera Paraflex 4797A 100%. Entretanto, cera se torna pegajosa e forma pesados depósitos em temperaturas de nova formação de polpa ao redor de seu ponto de fusão resultando em questões operacionais.

[0065] Adição de H2-AKD à cera Paraflex 4797A aperfeiçoou a capacidade de nova formação de polpa do papelão revestido com cera sobre a inteira faixa de pHs e temperaturas testadas de nova formação de polpa.

[0066] A quantidade de aperfeiçoamento (versus 100% de cera Paraflex 4797A) dependeu do pH de nova formação de polpa e a porcentagem de H2-AKD adicionada à cera. Em geral, a capacidade de nova formação de polpa da composição de cera/H2-AKD ou H2-AKD aperfeiçoou quando o pH aumentou de 5 para 12. Em pH 12 e 50oC, as composições de H2-AKD/Paraflex 4797A contendo pelo menos 15% de H2-AKD formaram novamente polpa rapidamente em temperaturas abaixo de ponto de fusão de cera (temperatura de nova formação de polpa de 50oC). Aperfeiçoamentos em capacidade de nova formação de polpa foram observados em níveis de adição de H2-AKD tão baixos como cerca de 5% a cerca de 10% do revestimento de cera total. A capacidade de nova formação de polpa do papelão revestido com cera/H2-AKD e H2-AKD também aperfeiçoou quando a porcentagem de H2-AKD no revestimento aumentou. O revestimento de 100% H2- AKD formou polpa novamente mais rapidamente. Em pH 12, o papelão revestido com H2-AKD 100% rendeu capacidade de nova formação de polpa "aceitável" (Índice de capacidade de nova formação de polpa de pelo menos "5") em temperaturas tão baixas como 45oC. Tabela 1-Capacidade de nova formação de polpa de revestimentos de cera - 40oC

Tabela 2 - Capacidade de nova formação de polpa de revestimentos de cera - 50oC

Tabela 3 - Capacidade de nova formação de polpa de revestimentos de cera - 60oC

Exemplo 6 - Resistência a água de várias combinações de cera/H2- AKD

[0067] Teste Cobb de trinta (30) minutos) do papelão revestido com Paraflex 4797A, H2-AKD, e Paraflex 4797A/H2-AKD foi realizado usando Tappi method T441. Os resultados são mostrados na Tabela 4. O papelão não colado ou não revestido rendeu pequena ou nenhuma cola Cobb de 30 minutos (valor maior que 300 g/m2. O papelão revestido com cera de Paraflex 4797A 100% rendeu altos níveis de cola Cobb de 30 minutos (valor de cola Cobb de menos que 5 g/m2, valor de cola Cobb diminui quando resistência a água aumenta). Níveis similares de cola Cobb foram mantidos em níveis de adição de H2-AKD tão altos como 25% em Paraflex 4797A. Os níveis de adição de H2-AKD de 50% e 100% em Paraflex 4797A renderam valores de cola Cobb de 30 minutos entre 15 e 35 g/m2, um nível muito maior de cola que a amostra controle não revestida.

[0068] Testes MVTR do papelão revestido com Paraflex 4797A, H2-AKD, e Paraflex 4797A/H2-AKD foram realizados usando Tappi method T448. Os testes foram realizados a 23oC e 85% de umidade relativa sobre um período de 5 dias. Uma solução saturada de brometo de potássio foi usada para controlar a umidade na câmara de teste para 85%. Os resultados são mostrados na Tabela 4. Os resultados de MVTR mostraram que o papelão não revestido rendeu pequena ou nenhuma resistência para transmissão de vapor de umidade (MVTR maior que 500 g/m2/dia). Adição de revestimento Paraflex 4797A 100% reduziu a taxa de transmissão de vapor de umidade para menos que 25 g/m2/dia. O papelão revestido com Paraflex 4797A/H2-AKD rendeu níveis similares de resistência a vapor de umidade em níveis de adição de H2-AKD tão altos como 50%. O papelão revestido com H2-AKD 100% rendeu um nível levemente menor de resistência a vapor d’água. O papelão revestido com 100% H2-AKD teve uma resistência a vapor de umidade maior que o papelão não tratado.

[0069] Os resultados de capacidade de nova formação de polpa, cola Cobb e MVTR descritos em Exemplos 5 e 6 ilustram que adição de H2-AKD a um revestimento de cera comercial aperfeiçoa a capacidade de reciclagem e nova formação de polpa de papelões revestidos enquanto mantendo altos níveis de resistência a água e vapor d’água. Variações, modificações, e outras implementações do que é aqui descrito ocorrerão àqueles versados na técnica sem fugir do espírito e características essenciais dos presentes ensinamentos. Da mesma maneira, a invenção é pretendida incluir todas tais modificações e implementações e seus equivalentes.

[0070] Cada referência citada no presente pedido de patente, incluindo livros, patentes, pedidos publicados, artigos de jornais e outras publicações, é aqui incorporada por referência em sua totalidade. Tabela 4. Cola Cobb e transmissão de vapor de umidade

Claims

1. Composição, caracterizada pelo fato de que compreende Fórmula I:

em que R é um alquila de cadeia reta ou ramificada que é de pelo menos 6 átomos de carbono em comprimento; R1 é um alquila de cadeia reta ou ramificada contendo de 2 a 34 átomos de carbono; R2 é um alquila de cadeia reta ou ramificada que é de pelo menos 6 átomos de carbono em comprimento; em que R, R1 e R2 podem independentemente, opcionalmente conter um grupo funcional cíclico; e n é um número inteiro de 1 a 6; em que a Fórmula I é o resultado da hidrogenação ou hidrogenação parcial de um dímero alquil ceteno, dímero alquenil ceteno, ou multímero ceteno.

2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que R e R2 são de 10 a 22 carbonos em comprimento; ou de 10 a 20 carbonos em comprimento; ou de 12 a 18 carbonos em comprimento.

3. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição ainda compreende pelo menos uma cera adicional.

4. Composição de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a pelo menos uma cera adicional tem um ponto de fusão de 30oC a 200oC; ou pode ter um ponto de fusão de 40ºC a 85ºC.

5. Composição de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a pelo menos uma cera adicional é uma cera de parafina ou cera microcristalina.

6. Composição de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que a composição opcionalmente compreende um material polimérico termoplástico, resinas de hidrocarbonetos, acetato de polietileno, polietileno, ou qualquer combinação dos mesmos.

7. Processo de fabricação de um papel ou papelão, caracterizado pelo fato de que compreende: a) provimento de uma composição compreendendo Fórmula I:

em que R é um alquila de cadeia reta ou ramificada que é pelo menos de 6 átomos de carbono em comprimento; R1 é um alquila de cadeia reta ou ramificada contendo de 2 a 34 átomos de carbono em comprimento; R2 é um alquila de cadeia reta ou ramificada que é de pelo menos 6 átomos de carbono em comprimento; em que R, R1 e R2 podem independentemente, opcionalmente conter um grupo funcional cíclico; e n é um inteiro de 0 a 6; e em que a Fórmula I é o resultado da hidrogenação ou hidrogenação parcial de um dímero alquil ceteno, dímero alquenil ceteno, ou multímero ceteno; b) contato da composição de a) com um material de polpa; c) formação de um papel ou papelão; e d) opcionalmente, aplicação da composição de Fórmula I à superfície do papel ou papelão.

8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o papel ou papelão é formado e a composição de a) é aplicada à superfície do papel ou papelão formado.

9. Processo de acordo com a reivindicação 7 ou 8, caracterizado pelo fato de que a composição ainda compreende pelo menos uma cera adicional.

10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que a composição opcionalmente compreende um material polimérico termoplástico, resinas de hidrocarbonetos, acetato de polietileno, polietileno, ou qualquer combinação dos mesmos.

11. Papel ou papelão, caracterizado pelo fato de que é produzido através do processo como definido na reivindicação 7 ou 8.

12. Processo para aumentar a capacidade de nova formação de polpa de um papel ou papelão, caracterizado pelo fato de que compreende: a) provimento de um papel ou papelão; b) aplicação à superfície do papel ou papelão de uma composição compreendendo Formula I:

em que R é um alquila de cadeia reta ou ramificada que é pelo menos de 6 átomos de carbono em comprimento; R1 é um alquila de cadeia reta ou ramificada contendo de 2 a 34 átomos de carbono; R2 é um alquila de cadeia reta ou ramificada que é de pelo menos 6 átomos de carbono em comprimento; em que R, R1 e R2 podem independentemente, opcionalmente conter um grupo funcional cíclico; e n é um inteiro de 0 a 6; e novamente formando polpa de papel ou papelão, e em que a Fórmula I é o resultado da hidrogenação ou hidrogenação parcial de um dímero alquil ceteno, dímero alquenil ceteno, ou multímero ceteno.

13. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a composição de Fórmula I ainda compreende pelo menos uma cera adicional.

14. Processo de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que a composição opcionalmente compreende um material polimérico termoplástico, resinas de hidrocarbonetos, acetato de polietileno, polietileno, ou qualquer combinação dos mesmos.

15. Processo de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que o pH de nova formação de polpa é de 5 a 14; ou de 7 a 12; ou de 9 a 12.

16. Processo de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que a temperatura de nova formação de polpa é de 20oC a 100oC; de 30ºC a 70ºC; ou de 40ºC a 60ºC.

17. Processo de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que a composição de Fórmula I compreende de 1% a 100% do peso total da composição; ou de 5% a 50% do peso total da composição; ou 15% a 25% do peso total da composição.

18. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a composição de Fórmula I compreende de 15% a 25% do peso total da composição; a temperatura de nova formação de polpa é de 40ºC a 60ºC; e pH de nova formação de polpa é de 9 a 12.

19. Papel ou papelão revestido, caracterizado pelo fato de que compreende: a) provimento de um papel ou papelão b) aplicação de composição como definida na reivindicação 1 à superfície do papel ou papelão.