BR112016003113B1

BR112016003113B1 - Composição de copolímero glioxalado reativo com celulose, papel ou papel-cartão, seus métodos de produção, e aditivo de resistência interna

Info

Publication number: BR112016003113B1
Application number: BR112016003113-0A
Authority: BR
Inventors: Matthew D. Wright
Original assignee: Basf Se
Priority date: 2013-09-09
Filing date: 2014-09-08
Publication date: 2022-02-22
Also published as: US9644320B2; PH12016500183B1; BR112016003113A8; US20160201269A1; RU2016113504A; MX2016001710A; RU2671728C2; AU2014317940A1; KR20160051774A; CN105531420A; KR102295282B1; AU2014317940B2; CN105531420B; EP3044365A4; ZA201602111B; CA2921043A1; AU2014317940C1; WO2015035297A1; RU2016113504A3; HRP20181248T1

Abstract

COMPOSIÇÃO DE COPOLÍMERO GLIOXALADO REATIVO COM CELULOSE, PAPEL OU PAPEL-CARTÃO, SEUS MÉTODOS DE PRODUÇÃO, E, ADITIVO DE RESISTÊNCIA INTERNA. A presente invenção refere-se a uma composição de copolímero glioxalado reativo com celulose e métodos de produção e uso da composição de copolímero glioxalado, por exemplo, para enrijecimento de papel ou papel-cartão, são discutidos. A composição de copolímero glioxalado inclui um meio aquoso contendo um copolímero glioxalado, em que o copolímero glioxalado é obtido por reação em um meio de reação aquoso de uma razão em peso seco de copolímero catiônico:glioxal. O polímero catiônico pode possuir um peso molecular médio de cerca de 120.000 a cerca de 1 milhão de Daltons, o copolímero catiônico podendo incluir um monômero de haleto de dialildim etilamônio e um monômero de acrilamida, e uma razão de peso molecular médio do copolímero catiônico antes da glioxalação para a % em peso de monômero de haleto de dialildim etilamônio totalizando o copolímero catiônico antes da glioxalação podendo ser igual a ou maior que 4.000 ou variar de 4.000 a 40.000 Daltons/% em peso.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a copolímeros glioxalados de alto peso molecular e alta carga catiônica produzidos de um monômero de acrilamida e um monômero de haleto de dialildimetilamônio. Métodos de produção e uso de tais copolímeros glioxalados também são descritos aqui.

[002] Composições incluindo os copolímeros glioxalados de alto peso molecular e alta carga catiônica reativos com celulose podem ser usadas como auxiliares de resistência seca e úmida para papel ou papel-cartão e podem ser aplicadas em pastas celulósicas ou acabamentos de papel ou papel-cartão na parte úmida ou aplicadas diretamente a um papel seco ou úmido ou um papel-cartão seco ou úmido.

ANTECEDENTES

[003] Poliacrilamida glioxalada (G-PAM) pode ser usada em uma variedade de graus de papel para fornecer papel com resistência seca e úmida temporária. Por exemplo, a poliacrilamida glioxalada pode aumentar a resistência úmida inicial de muitos tecidos do lar que entram em contato com água ao serem usados. A poliacrilamida glioxalada pode também ser aplicada para aumentar a resistência à compressão e a estabilidade dimensional de muitos produtos de papel de grau cartão.

[004] Poliacrilamida glioxalada tem sido preparada pela reação de glioxal com uma poliacrilamida catiônica em uma solução aquosa levemente alcalina e estabilizada sob condições ácidas. Poliacrilamidas glioxaladas tipicamente contêm quantidades relativamente baixas de monômero catiônico (cerca de 5 por cento em mol) para limitar a contribuição deste componente à carga catiônica.

[005] A Patente Norte-Americana No. 8,435,382 refere-se a polímeros de poliacrilamida glioxalados estáveis em armazenamento. O polímero de poliacrilamida glioxalado inclui de cerca de 75% a cerca de 10% de acrilamida e de cerca de 25% a cerca de 90% em peso de monômero catiônico, em que o monômero catiônico pode incluir mo- nômero de cloreto de dialildimetilamônio. Estes polímeros de poliacri- lamida glioxalados são usados em uma quantidade de pelo menos 10% em peso para aprimorar a estabilidade em armazenamento.

[006] A Publicação de Aplicação de Patente Norte-Americana No. 2011/0056640 refere-se a resinas úteis para transmitir resistência a papel, o processo de incorporação destas resinas no papel, e o papel produzido contendo estas resinas. Uma resina catiônica reativa incluindo um copolímero produzido de um comonômero que é reativo a dialdeído (acrilamida), um comonômero catiônico (DADMAC), e um dialdeído (glioxal), em que o comonômero inclui mais de 10% em mol do copolímero antes da reação com o dialdeído.

[007] G-PAMs convencionais possuem pesos moleculares de 100.000 Daltons ou menos para evitar a pectização durante o processo de glioxalação. Além disso, o aumento da razão de monômero de DADMAC para monômero de acrilamida em G-PAMs aumenta a taxa efetiva de desidratação de polpa e permite a produção de G-PAMs com uma concentração de sólidos total maior. Entretanto, o aumento da razão de DADMAC para acrilamida é esperado para reduzir a eficiência da resistência, pois geralmente acredita-se que a eficiência de resistência seca deriva das ligações covalentes que se formam entre os grupos de aldeído pingentes associados com glioxal ligados a grupos amida da porção de acrilamida do polímero. Devido a esta troca, G-PAMs são convencionalmente feitas de copolímeros de acrilami- da/DADMAC com um peso molecular na faixa de 5.000 a 15.000 Dal tons, e uma razão em peso de acrilamida/DADMAC com um peso de acrilamida/DADMAC de 90-95% em peso de acrilamida para 10-5% em peso de DADMAC.

[008] Ainda permanece a necessidade de um copolímero glioxa- lado reativo com celulose que aumente tanto a taxa de desidratação de uma pasta celulósica tratada como também a resistência seca do papel/papel-cartão feito da pasta.

SUMÁRIO

[009] A presente descrição fornece aqui modalidades de uma composição de copolímero glioxalado reativo com celulose. Em uma modalidade, a composição de copolímero glioxalado inclui: um meio aquoso contendo cerca de 0,25 a cerca de 5% em peso de um copo- límero glioxalado, baseado no peso total do meio aquoso, em que o copolímero glioxalado é obtido pela reação de uma razão em peso seco de um copolímero catiônico:glioxal variando de cerca de 5 a cerca de 40 de glioxal para cerca de 95 a 60 de copolímero catiônico em um meio de reação aquoso; em que o copolímero catiônico possui um peso molecular médio de cerca de 120.000 a cerca de 1 milhão de Daltons, baseado no peso total do copolímero catiônico antes da glioxala- ção; em que o polímero catiônico inclui cerca de 15 a cerca de 85% em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio e cerca de 85 a cerca de 15% em peso de monômero de acrilamida, baseado no peso total do copolímero catiônico antes da glioxalação; e em que uma razão de peso molecular médio do copolímero catiônico antes da glioxalação para a % em peso de monômero de haleto de dialildimeti- lamônio totalizando o copolímero catiônico antes da glioxalação seja igual a ou maior que 4.000 ou varie de 4.000 a 40.000 Daltons/% em peso. Em uma modalidade, a composição de copolímero glioxalado inclui cerca de 1 a cerca de 3% em peso do copolímero glioxalado, baseado no peso total da solução aquosa. Em uma modalidade, a razão de peso seco de glioxal:copolímero catiônico varia de cerca de 10 a cerca de 35 de glioxal para cerca de 90 a cerca de 65 de copolímero catiônico. Em uma modalidade da composição de copolímero glioxala- do, o copolímero catiônico inclui cerca de 20 a cerca de 60% em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio e cerca de 80 a cerca de 40% em peso de monômero de acrilamida.

[0010] Em uma modalidade de uma composição de copolímero glioxalado, o copolímero catiônico possui um peso molecular médio de cerca de 120.000 a cerca de 500.000 Daltons. Em uma modalidade de composição de copolímero glioxalado, o copolímero catiônico inclui cerca de 20 a cerca de 40% em peso de monômero de haleto de dia- lildimetilamônio e cerca de 80 a cerca de 60% em peso de monômero de acrilamida, e possui um peso molecular médio de cerca de 150.000 a cerca de 400.000 Daltons. Em uma modalidade de uma composição de copolímero glioxalado, a razão de peso molecular médio do copo- límero catiônico antes da glioxalação para a % em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio totalizando o copolímero catiônico antes da glioxalação é de 7.000 a 12.000 Daltons/% em peso. Em uma modalidade, a composição de copolímero glioxalado possui uma viscosidade menor que ou igual a 100 centipoise, preferivelmente variando de cerca de 5 a cerca de 100 centipoise. Em uma modalidade, a composição de copolímero glioxalado possui uma viscosidade menor que ou igual a 30, preferivelmente variando de cerca de 30 a cerca de 5 centipoise.

[0011] A presente descrição fornece aqui modalidades de um método de produção de composição de copolímero glioxalado reativo com celulose. Em uma modalidade, o método de produção de uma composição de copolímero glioxalado reativo com celulose inclui: reação de uma razão em peso seco de glioxal:copolímero catiônico variando de cerca de 5 a cerca de 40 de glioxal para cerca de 95 a cerca de 60 de polímero catiônico para formar o copolímero glioxalado em um meio de reação aquoso; em que o copolímero glioxalado está presente em cerca de 0,25 a cerca de 4% em peso, baseado no peso total do meio de reação aquoso; em que o copolímero catiônico possui um peso molecular médio de cerca de 120.000 a cerca de 1 milhão de Daltons; e onde o polímero catiônico inclui de cerca de 15 a cerca de 85% em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio e cerca de 85 a cerca de 15% em peso de monômero de acrilamida, baseado no peso total do polímero catiônico antes da glioxalação. Em uma modalidade do método, a razão em peso seco de glioxal:copolímero ca- tiônico varia de cerca de 10 a cerca de 30 de glioxal seco a cerca de 90 a cerca de 70 de copolímero catiônico para formar o copolímero glioxalado, em que o copolímero glioxalado está presente em cerca de 1 a cerca de 3% em peso, baseado no peso total do meio de reação aquoso. Em uma modalidade, o método inclui adicionalmente, antes da etapa de reação: polimerização de uma mistura de cerca de 15 a cerca de 85% em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio e cerca de 85 a cerca de 15% em peso de acrilamida para formar o copolímero catiônico, em que a razão do peso molecular médio do co- polímero catiônico antes da glioxalação para a % em peso de monô- mero de haleto de dialildimetilamônio totalizando o copolímero catiôni- co antes da glioxalação seja igual a ou maior que 4.000 ou varie de 4.000 a 40.000 Daltons/% em peso. Em uma modalidade, o método inclui adicionalmente, antes da etapa de reação: polimerização de uma mistura de cerca de 20 a cerca de 60% em peso de monômero de ha- leto de dialildimetilamônio e cerca de 80 a cerca de 40% em peso de monômero de acrilamida para formar o copolímero catiônico, em que o copolímero catiônico possui uma média de peso molecular de cerca de 150.000 a cerca de 400.000 Daltons, e em que a razão do peso molecular médio do copolímero catiônico antes da glioxalação para a % em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio totalizando o copo- límero catiônico antes da glioxalação seja de 7.000 a 12.000 Dal- tons/% em peso.

[0012] A presente descrição fornece um método de produção de papel. Em uma modalidade, o método de fabricação de papel ou papel-cartão inclui um de: (a) combinação de uma composição de copo- límero glioxalado reativo com celulose e fibras de celulose; e (b) aplicação de uma composição de copolímero glioxalada a uma folha úmi- da/seca ou papel contínuo úmido/seco ou papel-cartão úmido/seco em que a composição de copolímero glioxalado inclui: 0,25 a 4% em peso de um copolímero glioxalado reativo com celulose em um meio aquoso, baseado no peso total do meio aquoso, em que o copolímero glioxalado é obtido pela reação de uma razão em peso seco de glioxal: copolímero catiônico variando de cerca de 5 a cerca de 40 de glioxal para cerca de 95 a cerca de 60 de copolímero catiônico em um meio aquoso; em que o polímero catiônico possui um peso molecular médio de cerca de 120.000 a 1 milhão de Daltons; em que o copolímero ca- tiônico inclui cerca de 15 a cerca de 85% em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio e cerca de 85 a cerca de 15% em peso de monômero de acrilamida, baseado no peso total do copolímero ca- tiônico; e em que uma razão de peso molecular médio do copolímero catiônico antes da glioxalação para a % em peso de monômero de ha- leto de dialildimetilamônio totalizando o copolímero catiônico antes da glioxalação seja igual a ou maior que 4.000 Daltons/% em peso ou varia de 4.000 a 40.000 Daltons/% em peso. Em uma modalidade do método de produção de papel, a etapa de combinação (a) é selecionada do grupo consistindo em (a-i) adição da composição de copolímero glioxilado a uma suspensão aquosa de fibras de celulose; (a-ii) adição de fibras de celulose à composição de copolímero glioxalada; (a-iii) adição da composição de copolímero glioxalada e fibras de celulose a uma solução aquosa; e (a-iv) reação de uma razão em peso seco de glioxal:copolímero catiônico variando de cerca de 5 a cerca de 40 de glioxal para cerca de 95 para cerca de 60 de copolímero catiônico em um meio aquoso incluindo fibras de celulose para formar o copolímero glioxa- lado, em que o copolímero glioxalado está presente em 0,25 a cerca de 4% em peso baseado no peso total do meio de reação aquoso.

[0013] A presente descrição fornece modalidades de um aditivo ou revestimento de resistência interna de papel ou papel-cartão. Em uma modalidade, o aditivo ou revestimento de resistência interna de papel ou papel-cartão inclui a composição de copolímero glioxalada, como discutido acima. Em uma modalidade, um papel ou papel-cartão é revestido com ou inclui o copolímero glioxalado, como discutido acima. Em uma modalidade, o papel ou papel-cartão pode ser preparado pelo método de quaisquer métodos precedentes.

[0014] Foi descoberto surpreendentemente que quando uma razão de peso molecular médio do copolímero catiônico antes da glioxalação para a % em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio totalizando o copolímero catiônico antes da glioxalação é igual a ou maior que 4.000 ou varia de 4.000 a 40.000 Daltons/% em peso, então as composições de copolímero glioxaladas formadas do copolímero ca- tiônico aprimoram a drenagem de água durante o processamento de papel e aumentam a resistência do papel ou papel-cartão tratado usando as composições de copolímero glioxalado.

[0015] Deve ser entendido que tanto a descrição geral anterior como a seguinte descrição detalhada são exemplares e explanatórias e têm a intenção de fornecer explicação adicional dos compostos, composições, e métodos descritos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0016] A Figura 1 é um gráfico de barras mostrando o tempo de drenagem contra o peso base para as composições de copolímero glioxalado do exemplo 1.

[0017] A Figura 2 é um gráfico de barras mostrando o índice de trituração em anel contra o peso base para as composições de copolí- mero glioxalado do exemplo 1.

[0018] A Figura 3 é um gráfico de barras mostrando a resistência compressiva (STFI) contra o peso base para as composições de copo- límero glioxalado do exemplo 1.

[0019] A Figura 4 é um gráfico de barras mostrando o Scott Bond contra o peso base para as composições de copolímero glioxalado do exemplo 1.

[0020] Os desenhos são apenas exemplares, e não devem ser interpretados como limitantes das reivindicações e modalidades fornecidas aqui.

DESCRIÇÃO DETALHADA Definições Selecionadas

[0021] O termo “cerca de” significa que o número sendo descrito pode desviar-se por mais ou menos cinco por cento do número. Por exemplo, “cerca de 250 g” significa de 237,5 g-262,5 g. Quando o termo “cerca de” é usado em uma faixa, então o limite inferior pode ser tanto quanto menos 5% do número inferior e o limite superior pode se estender até mais 5% do número superior. Por exemplo, uma faixa de cerca de 100 a cerca de 200 g indica uma faixa que se estende no mínimo de 95 g até no máximo 210 g.

[0022] Para os propósitos da presente descrição, a reação dos grupos amida pingentes do polímero catiônico com glioxal é referida como “reação de glioxalação” ou simplesmente “glioxalação”. O produto de tal reação de glioxalação é referenciado como “copolímero de glioxalação”.

[0023] O termo “reação de glioxalação catalisada” é uma reação de glioxalação realizada em um ambiente tal que condições físicas ou químicas causem o progresso da reação a uma taxa moderada a acelerada, em que o produto de reação desejado é obtido em menos de cerca de 12 horas, ou, mais preferivelmente, em menos de 6 horas, menos de 3 horas ou até mesmo menos de cerca de 1 hora. A glioxa- lação pode ser efetuada sob condições alcalinas ou por adição de uma base ou tampão básico.

[0024] O termo “meio aquoso” ou “meio de reação aquoso” refere- se à água ou água incluindo solvente, óleos e/ou traços de impurezas. Os pesos expressos em termos de “baseado no peso total do meio aquoso” referem-se ao peso da água ou água incluindo solvente, óleos, e/ou traços de impurezas, e não inclui o peso de aditivos, como, por exemplo, catalisadores e reagentes.

[0025] Para os propósitos desta descrição, o termo “meio substancialmente aquoso” ou “meio de reação substancialmente aquoso” significa que o meio aquoso ou meio de reação aquoso contém menos de 50% de óleo orgânico, incluindo menos de 20% de óleo orgânico, incluindo menos de 10% de óleo orgânico, incluindo menos de 5% de óleo orgânico, incluindo menos de 1% de óleo orgânico, menos de 0,5% ou 0,1% de óleo orgânico em peso do copolímero glioxalado. Também é possível que o meio de reação substancialmente aquoso seja livre de óleo. Por exemplo, é conhecido para o glioxalato um polímero de vinilamida em uma micro-emulsão inversa, que inclui tanto uma fase oleosa e uma fase aquosa. A fase oleosa inclui pelo menos um hidrocarboneto. Tipicamente, a fase oleosa será óleo mineral, to- lueno, óleo combustível, querosene, álcoois minerais inodoros, ou misturas de similares.

[0026] Faixas: ao longo desta descrição, vários aspectos da invenção podem ser apresentados em um formato de faixa. Deve ser entendido que a descrição em formato de faixa é meramente para conveniência e brevidade e não deve ser interpretada como uma limitação inflexível do escopo da invenção. De acordo com isto, a descrição de uma faixa deve ser considerada como tendo especificamente descrito todas as sub-faixas possíveis bem como valores numéricos individuais dentro daquela faixa. Por exemplo, a descrição de uma faixa como, por exemplo, a descrição de uma faixa de 1 a 6 deve ser considerada como possuindo as sub-faixas descritas, como, por exemplo, de 1 a 3, de 1 a 4, de 1 a 5, de 2 a 4, de 2 a 6, de 3 a 6, etc., bem como os números individuais dentro daquela faixa, por exemplo, 1, 2, 2,7, 3, 4, 5, 5,3, e 6. Isto se aplica independente da amplitude da faixa.

[0027] Como previsto na presente invenção com respeito às composições descritas dos materiais e métodos, em um aspecto, as modalidades da invenção incluem os componente e/ou passos descritos aqui. Em outro aspecto, as modalidades da invenção consistem essencialmente nos componentes e/ou etapas descritas aqui. Em ainda outro aspecto, as modalidades da invenção consistem nos componentes e/ou etapas descritos aqui. Composição de Copolímero Glioxalado Reativo com Celulose

[0028] A presente descrição fornece uma composição de copolí- mero glioxalado reativo com celulose incluindo um meio aquoso contendo um copolímero glioxalado. Em uma modalidade da composição de copolímero glioxalado, o copolímero glioxalado está contido em uma quantidade de cerca de 0,25 a cerca de 4% em peso, incluindo cerca de 1 a cerca de 3% em peso, incluindo de 1,5 a 2,5% em peso, baseado no peso total do meio aquoso. Quando a quantidade de copo- límero glioxalado na composição de copolímero glioxalado excede cerca de 4% em peso, então a pectização torna-se um problema. Quando a quantidade de copolímero glioxalado na composição de co- polímero glioxalada cai abaixo de 0,25% em peso, então a composição de copolímero glioxalado é deficiente em utilidade como um aditivo de processamento de papel.

[0029] Em uma modalidade da composição de copolímero glioxa- lado, o copolímero glioxalado é obtido pela reação em um meio de reação aquoso de uma razão em peso seco de glioxal:copolímero catiô- nico variando de cerca de 5 a cerca de 40 de glioxal a cerca de 95 a cerca de 60 de copolímero catiônico (ou seja, cerca de 5:95 a cerca de 40:60), incluindo de cerca de 10 a cerca de 30 de glioxal a cerca de 90 a cerca de 70 de copolímero catiônico (ou seja, cerca de 10:90 a cerca de 30:70), incluindo de cerca de 12 a cerca de 18 de glioxal a cerca de 88 a cerca de 82 de copolímero catiônico (ou seja, cerca de 12:88 a cerca de 18:82). A porcentagem em peso de glioxal e polímero catiôni- co é baseada no peso total dos reagentes secos antes da etapa de glioxalação.

[0030] Em uma modalidade da composição de copolímero glioxa- lada, o copolímero catiônico antes da glioxalação possui um peso médio molecular de cerca de 120.000 a cerca de 1 milhão de Daltons, incluindo cerca de 120.000 a cerca de 500.000 Daltons, incluindo cerca de 150.000 a cerca de 400.000 Daltons, incluindo cerca de 180.000 a cerca de 250.000 Daltons, incluindo cerca de 200.000 a cerca de 300.000 Daltons. A menos que notado de outra maneira, todos os pesos moleculares são medidos em unidades de Daltons e todos os “pesos moleculares” sem elaboração adicional significam um peso molecular médio.

[0031] Logo, a composição de copolímero glioxalado reativo com glicose inclui:

[0032] um meio aquoso contendo cerca de 0,25 a cerca de 4% em peso, preferivelmente cerca de 1 a cerca de 3% em peso, mais preferivelmente de 1,5 a 2,5% em peso de copolímero glioxalado, baseado no peso total do meio aquoso,

[0033] em que o copolímero glioxalado seja obtido pela reação de uma razão em peso seco de glioxal:copolímero catiônico variando de cerca de 5 a cerca de 40 de glioxal a cerca de 95 a cerca de 60 de co- polímero catiônico, preferivelmente de cerca de 10 a cerca de 35 de glioxal seco a cerca de 90 a cerca de 65 de copolímero catiônico em um meio aquoso;

[0034] em que o polímero catiônico possua um peso molecular médio de cerca de 120.000 a cerca de 1 milhão de Daltons, preferivelmente cerca de 120.00 a cerca de 500.000, mais preferivelmente cerca de 150.000 a cerca de 300.000, especialmente cerca de 150.000 a cerca de 400.000 Daltons baseado no peso total do copolímero ca- tiônico antes da glioxalação;

[0035] em que o copolímero catiônico inclua cerca de 15 a cerca de 85% em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio e cerca de 85 a cerca de 15% em peso de monômero de acrilamida, preferivelmente cerca de 20 a cerca de 60% em peso de haleto de dialildi- metilamônio e cerca de 80 a cerca de 40% em peso de monômero de acrilamida, mais preferivelmente cerca de 20 a cerca de 40% em peso de haleto de dialildimetilamônio e cerca de 80 a cerca de 60% em peso de monômero de acrilamida, baseado no peso total do copolímero catiônico antes da glioxalação; e

[0036] em que uma razão de peso molecular médio do copolímero catiônico antes da glioxalação para a % em peso de monômero de ha- leto de dialildimetilamônio totalizando o copolímero catiônico antes da glioxalação seja igual a ou maior que 4.000 ou de 4.000 a 40.000, preferivelmente de 5.000 a 20.000, mais preferivelmente 4.000 a 20.000 e especialmente 7.000 a 12.000 Daltons/% em peso.

[0037] Em uma modalidade da composição de copolímero glioxa- lada, o copolímero catiônico para glioxalação é um copolímero catiôni- co incluindo pelo menos duas unidades de monômero diferentes: vini- lamida, por exemplo, monômero de acrilamida, e monômero de haleto de dialildimetilamônio. Em uma modalidade, o copolímero catiônico pode inclui um, dois, três ou mais unidades de monômero catiônicas ou não catiônicas. Em uma modalidade, o copolímero catiônico contém apenas monômero de vinilamida e monômero de haleto de dialil- dimetilamônio. Em uma modalidade, o haleto de monômero de haleto de dialildimetilamônio pode incluir Br, Cl, I ou F. Por exemplo, o mo- nômero de haleto de dialildimetilamônio pode ser cloreto de dialildime- tilamônio (DADMAC).

[0038] Monômeros catiônicos ou monômeros potencialmente ca- tiônicos apropriados incluem dialildialquilaminas, 2-vinilpiridina, 2- (dialquilamino)alquil(met)acrilatos, dialquilamino alquil(met)acrilamidas, incluindo sais de amônio quaternário e de adição de ácido destes. Exemplos específicos de tias monômeros catiônicos ou monômeros potencialmente catiônicos são cloreto de (met)acriloiloxi etil trimetila- mônio (dimetil amino etil(met)acrilato, sal quaternário de cloreto de me- tila), cloreto de 2-vinil-N-metilpiridínio, cloreto de (p-vinilfenil)- trimetilamônio, cloreto de (met)acrilato 2-etiltrimetilamônio, 1- metacriloil-4-metil piperazina, poliacrilamidas de Mannich, ou seja, po- liacrilamida reagida com aduto de dimetil amina formaldeído para gerar o cloreto de N-(dimetil amino metil) e de (met)acrilamido propiltrimetil amônio.

[0039] Monômeros aniônicos apropriados podem ser selecionados de material ácido de vinila como, por exemplo, ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido maléico, ácido alilsulfônico, ácido vinilsulfônico, ácido itacônico, ácido fumárico, monômeros potencialmente aniônicos como, por exemplo, anidrido maléico e anidrido itacônico e seus sais de metal alcalino e amônio, ácido 2-acrilamido-2-metil- propanossulfônico e seus sais, estireno sulfonato de sódio e similares.

[0040] Monômeros não iônicos apropriados diferentes de vinilamida podem ser selecionados do grupo consistindo em ésteres (met)acrílicos como, por exemplo, octadecil(met)acrilato, etil acrilato, butil acrilato, metil- metacrilato, hidroxietil(met)acrilato e 2-etilhexilacrilato; N-alquil acrilamidas, N-octil(met)acrilamida, N-tert-butil acrilamida, N-vinilpirrolidona, N,N- dialquil(met)acrilamidas como, por exemplo, N,N‘-dimetil acrilamida; estire- no, vinil acetato, hidroxi alquil acrilatos e metacrilato como, por exemplo, 2- hidroxi etil acrilato e acrilonitrila.

[0041] O polímero catiônico pode ser reticulado, ramificado ou estruturado de outra maneira ou linear. Por exemplo, o copolímero catiô- nico pode ser linear, reticulado, de cadeia transferida ou reticulado e (estruturado em) cadeia transferida.

[0042] Agentes de reticulação são geralmente agentes de reticula- ção polietilenicamente insaturados. São exemplos metileno bis(met)acrilamida, cloreto de trialilamônio; cloreto de tetraalil amônio, polietilenoglicol diacrilato; polietilenoglicol dimetacrilato; N-vinil acrilamida; divinilbenzeno; tetra(etilenoglicol) diacrilato; cloreto de dimetilalilaminoeti- lacrilato amônio; ácido dialiloxiacético, sal de Na; dialiloctilamida; trimetil- propano etoxilato triacrilato; N-alilacrilamida, N-metilalilacrilamida, penta- eritritol triacrilato e combinações destes. Outros sistemas para reticulação podem ser usados ao invés de ou em adição a estes. Por exemplo, grupos pingente covalentes de reticulação podem ser alcançados, por exemplo, pelo uso de monômeros de silano ou epóxi etilenicamente insa- turados, ou pelo uso de agentes de reticulação polifuncionais como, por exemplo, silanos, epóxis, compostos de metal polivalentes ou outros sistemas de reticulação conhecidos.

[0043] Em uma modalidade da composição de polímero glioxala- do, o copolímero catiônico inclui cerca de 15 a cerca de 85% em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio e cerca de 85 a 15% em peso de monômero de acrilamida, incluindo cerca de 20 a cerca de 60% em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio e cerca de 80 a 40% em peso de monômero de acrilamida, incluindo cerca de 20 a cerca de 40% em peso de monômero de haleto de dialildimetila- mônio e cerca de 80 a 60% em peso de monômero de acrilamida, baseado no peso total do copolímero catiônico antes da glioxalação. O conteúdo de vinilamida do copolímero catiônico fornece os sítios aos quais o agente reativo de celulose ou substituintes de glioxal podem ser ligados. A proporção mínima de unidades de vinilamida que devem estar presentes deve ser suficiente tal que o polímero glioxalado seja termoestável, e tal que o polímero glioxalado forme uma película solúvel em água quando ela é repousada da solução aquosa em uma placa de vidro e aquecida por 5 minutos em cerca de 105°C.

[0044] Foi descoberto, surpreendentemente, que quando a razão do peso molecular médio do copolímero catiônico antes da glioxalação para a % em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio totalizando o copolímero catiônico antes da glioxalação for igual ou maior que 4.000 ou variando de 4.000 a 40.000 Daltons/% em peso, então as composições de copolímero glioxaladas formadas do copolímero catiônico podem aprimorar a drenagem de água durante o processamento de papel e aumentar a resistência do papel ou papel-cartão tratado usando as composições de copolímero glioxalado.

[0045] Em uma modalidade da composição de copolímero glioxa- lado, a razão do peso molecular médio do copolímero catiônico antes da glioxalação para a % em peso de monômero de haleto de dialildi- metilamônio totalizando o copolímero catiônico antes da glioxalação é de 4.000 a 40.000 Daltons/% em peso, preferivelmente de 5.000 a 20.000 Daltons/% em peso, mais preferivelmente de 4.000 a 20.000, e especialmente de 7.000 a 12.000 Daltons/% em peso.

[0046] Em outra modalidade, a razão do peso molecular médio do copolímero catiônico antes da glioxalação para a % em peso de mo- nômero de haleto de dialildimetilamônio totalizando o copolímero ca- tiônico antes da glioxalação é de 5.000 a 15.000 Daltons/% em peso.

[0047] Um cálculo amostral para esta razão se procede da seguin- te maneira: um copolímero catiônico possuindo um peso molecular médio de 250.000 Daltons e 25% em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio, baseado no peso total do polímero catiônico antes da glioxalação teria uma razão (250.000 Daltons/25% em peso) de 10.000 Daltons/% em peso.

[0048] Foi descoberto, surpreendentemente, que se o peso molecular médio do copolímero catiônico antes da glioxalação for um peso molecular médio de cerca de 120.000 Daltons a 1 milhão de Daltons, e a percentagem de monômero de haleto de dialildimetilamônio no copo- límero catiônico antes da glioxalação for de cerca de 15 a cerca de 85% em peso de dialildimetilamônio, então as composições de copo- límero glioxalado formadas do copolímero catiônico podem tanto aprimorar a drenagem de água durante o processamento de papel como aumentar a resistência do papel ou papel-cartão tratado usando as composições de copolímero glioxaladas.

[0049] Em uma modalidade da composição de copolímero glioxa- lada, contanto que o peso molecular médio do copolímero catiônico antes da glioxalação seja um peso molecular médio de cerca de 150.000 a cerca de 500.000, e a porcentagem de monômero de haleto de dialildimetilamônio no copolímero catiônico antes da glioxalação seja de cerca de 15 a cerca de 85% em peso de dialildimetilamônio, incluindo cerca de 20 a cerca de 60% em peso, incluindo cerca de 20 a cerca de 40% em peso, baseado no peso total do polímero catiônico antes da glioxalação, então as composições de copolímero glioxalado formadas do polímero catiônico podem tanto aprimorar a drenagem de água durante o processamento de papel como aumentar a resistência do papel ou papel-cartão tratado usando as composições de copolíme- ro glioxaladas.

[0050] Em uma modalidade da composição de copolímero glioxa- lada, contanto que o peso molecular médio do copolímero catiônico antes da glioxalação seja um peso molecular médio de cerca de 200.000 a cerca de 300.000, e a porcentagem de monômero de haleto de dialildimetilamônio no copolímero catiônico antes da glioxalação seja de cerca de 15 a cerca de 85% em peso de dialildimetilamônio, incluindo cerca de 20 a cerca de 60% em peso, incluindo cerca de 20 a cerca de 40% em peso, baseado no peso total do polímero catiônico antes da glioxalação, então as composições de copolímero glioxalado formadas do polímero catiônico podem tanto aprimorar a drenagem de água durante o processamento de papel como aumentar a resistência do papel ou papel-cartão tratado usando as composições de copolíme- ro glioxaladas.

[0051] Em uma modalidade da composição de copolímero glioxa- lado, a composição de copolímero glioxalado possui uma viscosidade igual ou menor que 100 centipoise, preferivelmente variando de cerca de 5 a cerca de 100 centipoise. Em uma modalidade, a composição de copolímero glioxalado possui uma viscosidade menor que ou igual a 30, preferivelmente variando de cerca de 30 a cerca de 5 centipoise, incluindo cerca de 30 a cerca de 5 centipoise, incluindo cerca de 25 a cerca de 10 centipoise, conforme medido usando um viscosímetro de Brookfield.

[0052] Foi descoberto, surpreendentemente, que quando a razão do peso molecular médio do copolímero catiônico antes da glioxalação para a % em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio totalizando o copolímero catiônico antes da glioxalação for de 4.000 a 40.000 Daltons/% em peso, então as composições de copolímero glioxaladas formadas do copolímero catiônico podem aprimorar a drenagem de água durante o processamento de papel e aumentar a resistência do papel ou papel-cartão tratado usando as composições de copolímero glioxalado.

[0053] A presente descrição fornece adicionalmente um aditivo ou revestimento de resistência interna de papel ou papel-cartão, que inclui qualquer uma das modalidades da composição de copolímero glioxalado discutida acima.

[0054] A presente descrição também fornece um papel ou papel- cartão revestido com ou incluindo qualquer uma das modalidades da composição de copolímero glioxalado discutida acima. É entendido que a porção aquosa da composição de copolímero glioxalado estará substancialmente ausente do papel ou papel-cartão acabado revestido com ou incluindo uma composição de copolímero glioxalado enquanto o copolímero glioxalado permanecer.

[0055] O copolímero glioxalado pode ser adicionado em cartolina ou em papelão. Quando adicionado em cartolina, ele pode ser adicionado antes da ventoinha da bomba.

[0056] Uma quantidade substancial de resistência seca ou úmida é transmitida quando no mínimo cerca de 0,1 a cerca de 20 (0,05 kg/ton métrica) libras de polímero seco por tonelada de acabamento seco, cerca de 1 a cerca de 12 (0,5-6 kg/ton métrica), cerca de 1 a cerca de 9 (0,5-4,5 kg/ton métrica), cerca de 1 a cerca de 8 (0,5-4 kg/ton métrica) libras de polímero seco por tonelada de acabamento seco são previstas.

[0057] Mais tipicamente, faixas de 1,5 a cerca de 6 (1,0-3 kg/ton métrica) libras de polímero seco por tonelada de acabamento seco são previstas. Método de Produção de uma Composição de Copolímero Glioxa- lado

[0058] A presente descrição fornece um método para a produção de uma composição de copolímero glioxalado incluindo a reação de glioxal:copolímero catiônico em um meio de reação aquoso para formar a composição de copolímero glioxalado. Uma modalidade do método inclui a reação de uma razão em peso seco de glioxal:copolímero catiônico variando de cerca de 5:95 a cerca de 40:60 (glioxal:copolímero catiônico), em um meio de reação aquoso, para formar a composição de copolímero glioxalada. Uma modalidade adicional do método inclui a reação de uma razão em peso seco de glioxal:copolímero catiônico variando de cerca de 5:95 a cerca de 40:60, incluindo de cerca de 10:90 a cerca de 30:70, incluindo de cerca de 12:88 a cerca de 18:82, em um meio de reação aquoso, para formar a composição de copolímero glioxalada.

[0059] A reação do copolímero catiônico com glioxal é realizada sob condições similares àquelas descritas na Patente Norte- Americana No. 7,875,676, incorporada aqui totalmente por referência. A reação de glioxalação da polivinilamida é realizada em concentrações de polivinilamida onde a pectização é evitada.

[0060] A adição de base ou troca de pH para acima de 7 é o método mais comum de catálise da reação de glioxalação. Preferivelmente, uma faixa de pH de 7 a 13 é geralmente considerada como sendo um ambiente catalítico apropriado para a reação. Por exemplo, uma faixa de pH de 8 a 12 é especialmente apropriada. Alternativamente, uma solução tampão de pH concentrada pode ser adicionada para manter o pH.

[0061] Em uma modalidade do método, o copolímero glioxalado está presente na composição em uma quantidade de cerca de 0,25 a cerca de 4% em peso, incluindo cerca de 1 a cerca de 3% em peso, incluindo de 1,5 a 2,5% em peso, baseado no peso total do meio aquoso.

[0062] Em uma modalidade do método, o copolímero catiônico possui um peso molecular médio de cerca de 120.000 a cerca de 1 milhão de Daltons, incluindo cerca de 120.000 a cerca de 500.000 Daltons, incluindo cerca de 150.000 a cerca de 400.000 Daltons, incluindo cerca de 180.000 a cerca de 250.000 Daltons, incluindo cerca de 200.000 a cerca de 300.000 Daltons.

[0063] Em uma modalidade do método, o polímero catiônico para glioxalação é um copolímero incluindo pelo menos duas unidades de monômero diferentes: monômero de vinilamida e monômero de haleto de dialildimetilamônio. Em uma modalidade do método, o polímero ca- tiônico inclui cerca de 15 a cerca de 85% em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio e cerca de 85 a cerca de 15% em peso de monômero de acrilamida, incluindo cerca de 20 a cerca de 60% em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio e cerca de 80 a cerca de 40% em peso de monômero de acrilamida, incluindo cerca de 20 a cerca de 40% em peso de monômero de haleto de dialildimetila- mônio e cerca de 80 a cerca de 60% em peso de monômero de acri- lamida, baseado no peso total do copolímero catiônico antes da glioxa- lação.

[0064] Em uma modalidade do método, a razão de peso molecular médio do polímero catiônico antes da glioxalação para a % em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio totalizando o copolímero catiônico antes da glioxalação é igual ou maior que 4.000 ou varia de 4.000 a 40.000 Daltons/% em peso, preferivelmente 5.000 a 20.000, mais preferivelmente de 4.000 a 20.000 e especialmente de 7.000 a 12.000 Daltons/% em peso.

[0065] Em outra modalidade da invenção, a razão de peso molecular médio do polímero catiônico antes da glioxalação para a % em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio totalizando o copo- límero catiônico antes da glioxalação é de 5.000 a 15.000 Daltons/% em peso.

[0066] De acordo com isto, a aplicação está direcionada a um método de produção de uma composição de copolímero glioxalado incluindo:

[0067] a reação de uma razão em peso seco de glioxal:copolímero catiônico variando de cerca de 5 a cerca de 40 de glioxal a cerca de 95 a cerca de 60 de copolímero catiônico para formar o copolímero glioxalado reativo com celulose em um meio de reação aquoso;

[0068] em que o copolímero glioxalado está presente em cerca de 0,25 a cerca de 4% em peso, preferivelmente em cerca de 1 a cerca de 3% em peso, mais preferivelmente em 1,5 a 2,5% em peso, baseado no peso total do meio de reação aquoso;

[0069] em que o copolímero catiônico possua um peso molecular médio de cerca de 120.000 a cerca de 1 milhão de Daltons, mais preferivelmente cerca de 120.000 a cerca de 500.000, especialmente cerca de 150.000 a cerca de 400.000 Daltons, baseado no peso total do copolímero catiônico antes da glioxalação; e

[0070] em que o copolímero catiônico inclua cerca de 15 a cerca de 85% em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio e cerca de 85 a cerca de 15% em peso de monômero de acrilamida, preferivelmente cerca de 20 a cerca de 60% em peso de monômero de ha- leto de dialildimetilamônio e cerca de 80 a cerca de 40% em peso de monômero de acrilamida, mais preferivelmente cerca de 20 a cerca de 40% em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio e cerca de 80 a cerca de 60% em peso de monômero de acrilamida, baseado no peso total do copolímero catiônico antes da glioxalação.

[0071] A presente descrição fornece um método de fabricação de papel ou papel-cartão, que inclui uma etapa de combinação de uma composição de copolímero glioxalado e pasta de fibra celulósica ou aplicação de uma composição de copolímero glioxalado a um papel contínuo úmido/seco ou papel-cartão úmido/seco. A composição de copolímero glioxalada pode ser uma ou mais das modalidades descritas acima. Em uma modalidade do método de fabricação de papel ou papel-cartão, a sequência em que as fibras de celulose são combinadas com a composição de copolímero glioxalado não é particularmente limitada. Por exemplo, o método pode incluir a adição da composição de copolímero glioxalado a uma suspensão aquosa de fibras de celulose; a adição de fibras de celulose à composição de copolímero glioxalado; a adição da composição de copolímero glioxalado e fibras de celulose a uma solução aquosa; e/ou a reação de uma razão em peso seco de glioxal:copolímero catiônico variando de cerca de 5:95 a cerca de 40:60 para formar o copolímero glioxalado, em que o copolí- mero glioxalado está presente em cerca de 0,25 a cerca de 4% em peso baseado, baseado no peso total do meio de reação aquoso, em um meio de reação aquoso incluindo fibras de celulose. É entendido que a etapa de reação da formação de um copolímero glioxalado na presença de fibras de celulose possa incluir adicionalmente modalidades do método de produção de copolímero glioxalado, como descrito acima. Monitoramento de Formação de Copolímero Glioxalado

[0072] A viscosidade é tipicamente medida durante a reação usando o adaptador UL para um viscosímetro BROOKFIELD série LV. O adaptador UL não possui número de eixos. Apenas uma configuração é possível. A base da taça do adaptador é removida e o conjunto é colocado diretamente na mistura de reação. As medições de viscosidade são automaticamente gravadas a cada segundo durante a duração da reação catalisada. O viscosímetro é ajustado a uma velocidade de 60 rpm e a temperatura da mistura de reação é mantida a 25°C.

[0073] O copolímero glioxalado pode também ser monitorado pelo monitoramento do consumo de glioxal usando métodos conhecidos na técnica. Por exemplo, tal método pode incluir o método descrito por Mitchel, R.E.J. et al. “The use of Girard-T reagent in a rapid and sensitive method for measuring glyoxal and certain other α-dicarbonyl compounds,” Analytical Biochemistry, Volume 81, 1a Edição, Julho de 1977, Páginas 47-56. Modo Contínuo ou Batelada

[0074] O copolímero catiônico reativo com celulose pode ser sintetizado em modo batelada ou contínuo. As modalidades aqui são particularmente favoráveis para implementação em um reator contínuo com capacidade de medição de pH no sítio de fabricação de papel.

[0075] O reator contínuo pode ser um reator tubular.

[0076] Outras variáveis que afetam a taxa de glioxalação incluem, mas não estão limitadas a, pH, temperatura, peso molecular médio do copolímero catiônico, concentração da mistura de reação, razão molar entre copolímero catiônico e glioxal, teor molar de amida do copolíme- ro catiônico, e presença de substâncias que interferem com a reação.

[0077] A reação é normalmente conduzida em temperaturas ambientes. Entretanto, a reação pode ser realizada pelo processo da descrição por uma ampla faixa de temperatura.

[0078] A duração da reação necessária para se obter o produto desejado (por exemplo, 0,25 a 4% em peso de copolímero glioxalado na composição aquosa) variará dependendo da concentração, temperatura e pH, bem como outros fatores.

[0079] Outros aditivos convencionais que podem ser adicionados à reação de glioxalação são agentes quelantes para remover inibidores de polimerização, ajustadores de pH, iniciadores, tampões, tensoativos e outros aditivos convencionais. Aplicação de Composição de Copolímero Glioxalado

[0080] Uma composição de copolímero glioxalado desta descrição pode ser usada vantajosamente na manufatura de papel. A composição de copolímero glioxalado pode ser aplicada no papel pré-formado pelo método de banho ou impregnação, ou pela adição direta das soluções às suspensões fibrosas de fabricação de papel em qualquer ponto do processo de fabricação de papel em que resinas de resistência úmida e seca são ordinariamente aplicadas.

[0081] A composição de copolímero glioxalado pode ser aplicada ou incorporada na parte úmida do processo de fabricação de papel ou aplicada ao papel úmido. Alternativamente, a composição de copolí- mero glioxalada pode ser aplicada ao papel secou ou ao papel-cartão seco.

[0082] A composição de copolímero glioxalada pode ser adicionada em cartolina ou em papelão. Quando adicionada em cartolina, pode ser adicionada antes da ventoinha da bomba.

[0083] Uma quantidade substancial de resistência seca ou úmida é transmitida quando no mínimo cerca de 0,05% em peso de copolímero glioxalado, baseado no peso de fibra seca do copolímero glioxalado, é adicionado ao acabamento.

[0084] Por exemplo, dosagens de cerca de 0,1 a cerca de 20 (0,05 kg/ton métrica) libras de polímero seco por tonelada de acabamento seco, cerca de 1 a cerca de 12 (0,5-6 kg/ton métrica), cerca de 1 a cerca de 9 (0,5-4,5 kg/ton métrica), cerca de 1 a cerca de 8 (0,5-4 kg/ton métrica) libras de polímero seco por tonelada de acabamento seco são previstas. Mais tipicamente, faixas de 1,5 a cerca de 6 (1,0-3 kg/ton métrica) libras de polímero seco por tonelada de acabamento seco são previstas.

[0085] A aplicação da composição de copolímero glioxalado a papel úmido/seco ou papel-cartão úmido/seco pode ser alcançada por quaisquer meios convencionais. Exemplos incluem, mas não estão limitados a prensagem, preenchimento, atomização, imersão, impressão ou revestimento em cortinas.

[0086] O copolímero glioxalado pode ser absorvido pelas fibras de produção de papel em valores de pH variando de cerca de 3,5 a cerca de 8. Determinação do Percentual de Glioxal Consumido

[0087] A reação de glioxalação pode ser monitorada pelo percen- tual de glioxal consumido.

[0088] A porcentagem de glioxal residual pode ser determinada de soluções aquosas a 2% em peso das polivinilamidas glioxaladas. O glioxal residual é removido do polímero glioxalado por diálise através de uma tubulação com membrana de 3500 MWCO. Dez mililitros (mL) de amostra dialisada são derivatizados pela adição de 2,0 mL de clori- drato de o-(2,3,4,5,6-pentafluorobenzil)-hidroxiamina (6,6 mg/mL) por aproximadamente 2 horas. O glioxal é então extraído da solução de diálise usando hexano-dietil éter 1:1. A análise do extrato pode ser completada por cromatografia gasosa em um instrumento HP 5890 GC #6 usando uma coluna DB 5 15 M de 0,53 mm e diâmetro interno de 1,5 μm. Uma vez que o glioxal residual tenha sido determinado e a quantidade de glioxal pré-reação seja conhecida, então o percentual de glioxal consumido pode ser calculado usando métodos conhecidos na técnica. Por exemplo, tal método pode incluir o método descrito por Mitchel, R.E.J. et al. “The use of Girard-T reagent in a rapid and sensitive method for measuring glyoxal and certain other α-dicarbonyl compounds,” Analytical Biochemistry, Volume 81, 1a Edição, Julho de 1977, Páginas 47-56. Técnica de Laboratório para Determinação do Peso Molecular Inicial do Polímero de Polivinilamida

[0089] O seguinte método pode ser usado para sujeitar várias amostras de poliacrilamida glioxaladas a condições que quebrem as ligações aldeído-amida e gerar um polímero com o mesmo PM que o polímero inicial ou “esqueleto”.

[0090] Por exemplo, um polímero de 75% de acrilamida/25% de DADMAC de PM=100.561 pode ser usado para formar uma composição de copolímero glioxalado, tal que uma razão molar de 4 para 1 de amida para glioxal é alcançada, e o conteúdo de sólidos totais da mistura de reação seja de 2,0%. A reação pode ser catalisada pela adição de hidróxido de sódio diluído para aumentar o pH da solução para 9,5.

[0091] O peso molecular médio pode então ser determinado usando um detector de espalhamento de luz multi-angular DAWN em combinação com um detector de índice refrativo diferencial. No experimento de espalhamento de luz, a quantidade de luz espalhada em um dado ângulo será diretamente proporcional à massa molar média e à concentração. Um gráfico de Zimm de segunda ordem é usado para gerar dados de massa molar com um valor de dn/dc (incremento de índice refrativo específico) de 0,1800 (ângulos de 4-15).

[0092] Os seguintes exemplos descrevem certas modalidades da invenção, mas a invenção não é limitada a estes. EXEMPLOS Exemplo 1 Preparação de Polímeros Polímero Exemplar 1

[0093] Um polímero catiônico (Polímero Exemplar 1) possuindo um peso molecular médio de 230.000 Daltons, e contendo 25% em peso de monômero de cloreto de dialildimetilamônio (DADMC) e 75% em peso de acrilamida foi glioxalado de acordo com o procedimento da Patente Norte-Americana No. 8,222,343, que é incorporada aqui em sua totalidade. A reação de glioxalação é conduzida em um conteúdo de sólidos de 2% com a concentração de copolímero catiônico a aproximadamente 1,7% em peso. O glioxal foi adicionado para gerar 0,3% em peso. O consumo de glioxal é seguido durante a reação. Polímero Comparativo 1

[0094] Um polímero catiônico (Polímero Comparativo 1) possuindo um peso molecular médio de 100.000 Daltons, e contendo 10% em peso de monômero de cloreto de dialildimetilamônio (DADMC) e 90% em peso de acrilamida foi preparado da mesma maneira que o Polímero Exemplar 1. Polymin® SK

[0095] Um aditivo de polietileno amina (Polymin® SK, BASF) foi incluído em condições experimentais específicas para mostrar o efeito de adição de um segundo aditivo polimérico catiônico. Caracterização do Polímero Peso Molecular

[0096] O peso molecular médio do polímero inicial é determinado por métodos padrão como, por exemplo, GPC. Por exemplo, o peso molecular médio pode ser determinado por técnicas de calibração convencional usando tampão de acetato e as seguintes colunas: TSK PWXL (Guarda + G6000 + G3000). Padrões de óxido de polietileno e polietileno glicol podem ser usados para calibrar o conjunto de colunas. Máquina de Polpa de Papel para Aplicação e Avaliação dos Polímeros

[0097] Polpa de papel produzida de recipientes corrugados reciclados é coletada de um moinho de papel e analisada para as seguintes propriedades: pH = 6,89 Condutividade = 2,16 mS/cm Alcalinidade Total = 1406 mg/L Dureza Total = 1700 mg/L Demanda Catiônica = 504 μeq/L Liberdade pelo Padrão Canadense = 360 Consistência = 1,09% de sólidos Avaliação da Eficiência de Desidratação da Polpa Tratada

[0098] Alíquotas de 300 mL da polpa de papel foram medidas, colocadas em béqueres de 500 mL e aquecidas a 55°C. Os béqueres da polpa aquecida foram então colocados sob mistura aérea, e soluções diluídas dos polímeros exemplares foram adicionadas na quantidade prescrita. Uma vez que os polímeros fossem adicionados às amostras de polpa de mistura, a mistura foi permitida continuar por 20 segundos adicionais. Os béqueres foram então removidos da mistura.

[0099] A polpa tratada foi então rapidamente adicionada a um aparelho de desidratação a vácuo, com vácuo constante e contínuo. O aparelho consistia em uma bomba de vácuo, que era conectada por uma tubulação a vácuo à parte lateral de um balão de vácuo de um litro. O balão de vácuo foi equipado com uma gaxeta de borracha e um funil de Buchner na abertura de topo, tal que o aparelho fosse hermético, exceto pela abertura do funil. A parte de dentro do funil de Buchner foi forrada com um papel de filtro Whatman 541 pré-umedecido. Uma vez que a polpa tratada fosse adicionada ao funil, o tempo necessário para sugar o líquido livre através do filtro e quebrar o selo líquido no funil foi medido em segundos. Um tempo em segundo mais curto para desidratar uma alíquota de polpa tratada representa um resultado melhor.

[00100] Cada Condição de Teste é conduzida em duplicata, e a média dos resultados é apresentada na Tabela 1. Tabela 1 - Tempo de Drenagem para o Polímero Exemplar 1 e o Polímero Comparativo 1

[00101] No experimento, para cada base em peso, as condições de teste usando o Polímero Exemplar 1 (Condições de Teste B-D) tiveram um tempo de drenagem reduzido por 4-7% relativo às condições de teste usando o Polímero Comparativo 1. Este resultado indica que as condições de teste usando um peso molecular médio de 230.000 Daltons, e contendo 25% em peso de monômero de cloreto de dialildimeti- lamônio exibiram tempo de drenagem aprimorado relativo a uma base em peso comparativa das condições de teste usando um peso molecular médio de 100.000 Daltons, e contendo 10% em peso de monômero de cloreto de dialildimetilamônio. Adicionalmente, ao se comparar a condição de teste E e G, fica claro que a presença de um segundo co- polímero catiônico complementar (Polymin® SK) aprimora o desempenho do Polímero Comparativo 1, entretanto, este não leva os resultados do Polímero Comparativo 1 a um nível de desempenho igual do Polímero Exemplar 1. Resistência Seca

[00102] A seguir, 150 gramas por metro quadrado de folhas Padrão TAPPI foram preparadas usando o mesmo acabamento de fibra usado no experimento de desidratação acima sob as condições listadas abaixo:

[00103] As folhas foram prensadas a 27,5790 KPa (40 psi) e secas em um secador de tambor a 115,556 C° (240°F) por três minutos. Cada condição de teste foi repetida cinco vezes.

[00104] As folhas foram condicionadas da noite para o dia a 22, 22 C° (72°F) e 50% de umidade relativa (72°F ± 5°F, 50% ± 5% de U.R.). As folhas foram testadas para Trituração em Anel, STFI, e Scott Bond. Os resultados de Trituração em Anel e STFI foram divididos pelos pesos de folha individual para chegar a um valor Indexado para cada teste. Os resultados Indexados para Trituração em Anel e STFI, bem como os resultados não indexados dos testes de Scott Bond são mostrados na Tabela 2. Tabela 2

[00105] Em uma comparação das Condições de Teste F-H contra as Condições de Teste comparativas B-D, cada condição experimental contendo o Polímero Exemplar 1 foi observada como possuindo como resultado de teste uma média maior de Índice de Trituração em Anel, Índice de STFI, e Scott Bond, quando comparado com as condições experimentais correspondentes contendo o Polímero Comparativo 1. Métodos Analíticos para Condições de Teste Trituração em Anel

[00106] A Trituração em Anel foi determinada usando um MESSMER BÜCHEL CRUSH TESTER modelo K440 de acordo com o método TA- PPI T 882. A trituração em anel é um teste físico da resistência do papel ou papel-cartão e, geralmente, quanto maior o resultado, melhor. STFI

[00107] A STFI de Compressão foi determinada usando UM MES- SMER-BÜCHEL Modelo K455, de acordo com o método TAPPI T 826. STFI é uma medida da resistência compressiva do papel ou papel-cartão. Scott-Bond

[00108] O Scott-Bond foi medido usando um TAPPI UM403 ou Huygen Internal Bond Tester. Scott Bond é uma medida da resistência de ligação interna do papel ou papel-cartão. Exemplo 2

[00109] Uma série de 11 copolímeros de acrilamida:DADMAC foi produzida com uma faixa de PM e % em peso de DADMAC para mostrar o efeito destas duas variáveis na resistência seca e no desempenho de desidratação dos adutos glioxalados destes copolímeros. A Tabela 3 contém detalhes do PM e da % em peso de DADMAC dos copolímeros exemplares. Tabela 3 - Série de copolímeros de acrilamida:DADMAC testados para resistência seca e desempenho de desidratação

[00110] Cada um dos onze copolímeros iniciais foram glioxalados pela mistura de 85 partes em peso em uma base sólida de cada polímero com 15 partes em peso em uma base sólida de glioxal em uma solução aquosa diluída. Cada solução de reação foi mantida a 20°C, e o pH foi aumentado e mantido a um pH constante de 10,0 pela adição em gotas de uma solução de hidróxido de sódio a 10%. Após a manutenção do pH da solução de reação em 10,0 por 30 minutos, o pH é reduzido para 4,0 com a adição em gotas de uma solução de ácido sulfúrico aquosa a 10%.

[00111] A turbidez de cada solução pré-reação e de cada solução pós-reação foi medida, e a mudança na turbidez como resultado da reação é expresso em “mudança na turbidez líquida” na tabela abaixo. A concentração de glioxal livre em cada solução de reação é medida antes e depois de cada reação, e a concentração presente em cada solução pós-reação é expressa como uma percentagem da concentração inicial de glioxal na tabela abaixo. A concentração de copolímero e de glioxal em que, ou acima da qual, a solução de reação forma um gel insolúvel como resultado das condições de reação prevalecentes é determinada, e é expressa como a “concentração de gel” na Tabela 4 abaixo. Tabela 4 - Condições de Reação para as Amostras na Tabela 3

Avaliação dos Onze Adutos d e Copolímero G ioxalados para Eficácia de Resistência Seca (Tabelas 3 e 4)

[00112] Os adutos formados pela glioxalação dos onze copolímeros iniciais, como descrito acima, são incorporados em folhas de papel para determinar a eficiência de cada aduto como um auxiliar de resistência seca de papel. Uma cartolina para produção de papel é feita pela combinação de papelão e filtrado coletado de um moinho de papelão ondulado 100% reciclado. A cartolina é caracterizada como a seguir: o Consistência = 0,72% o Liberdade = 300 CSF o pH = 6,95 o Condutividade = 2700 μS o Alcalinidade = 599 mg/L o Dureza = 840 mg/L o Demanda de Carga = -292 μeq/L

[00113] Para produzir as folhas de papel, alíquotas de 425 mL da cartolina foram aquecidas a 50°C, e os adutos foram adicionados na cartolina sob mistura em níveis de adição de 0,1%, 0,2% e 0,4% baseados nos sólidos de polpa seca de forno. A cartolina foi misturada por 20 minutos adicionais após a adição do aduto, e então a cartolina tratada foi adicionada a um molde de folha redondo de 6,25 polegadas. As folhas foram prensadas a 27,5790 KPa (40 psi) em uma prensa de rolos e secas a 115,556 C° (240°F) em um secador de tambor aquecido com vapor.

[00114] Cada condição de teste foi repetida quatro vezes para produzir quatro folhas separadas. As folhas foram condicionadas da noite para o dia em condições de laboratório padrão (22,22 C° (72°F), 50% de umidade relativa). As folhas foram testadas para Trituração em Anel e resistência a Compressão de Curta Duração (SCT) e peso base. Os resultados de Trituração de anel e SCT foram divididos pelo Peso Base de cada folha correspondente, para chegar a um valor de resistência que foi indexado em peso base de folha. A média dos resultados de quatro folhas correspondendo a cada condição experimental é mostrada na Tabela 5 abaixo. Tabela 5 - Eficiência de Trituração em Anel e de Resistência Seca das Amostras Glioxaladas da Tabela 3

Avaliação dos Onze Adutos de Copolímero Glioxalados para Eficiência em Desidratação de Cartolina e Retenção Coloidal

[00115] Alíquotas de 300 mL da cartolina foram medidas, colocadas em béqueres de 500 mL e aquecidas a 50°C. Os béqueres da polpa aquecida foram então colocados sob mistura aérea, e soluções diluídas dos adutos de copolímero foram adicionadas na quantidade prescrita. Uma vez que os polímeros fossem adicionados às amostras de polpa de mistura, a mistura foi permitida continuar por 20 segundos adicionais. Os béqueres foram então removidos da mistura.

[00116] A polpa tratada foi então rapidamente adicionada a um aparelho de desidratação a vácuo, com vácuo constante e contínuo. O aparelho consistia em uma bomba de vácuo, que era conectada por uma tubulação a vácuo à parte lateral de um balão de vácuo de um litro. O balão de vácuo foi equipado com uma gaxeta de borracha e um funil de Buchner na abertura de topo, tal que o aparelho fosse hermético, exceto pela abertura do funil. A parte de dentro do funil de Buchner foi forrada com um papel de filtro Whatman 541 pré-umedecido. Uma vez que a polpa tratada fosse adicionada ao funil, o tempo necessário para sugar o líquido livre através do filtro e quebrar o selo líquido no funil foi medido em segundos. Um tempo em segundo mais curto para desidratar uma alíquota de polpa tratada representa um resultado aprimorado.

[00117] Após a conclusão de cada teste de drenagem a vácuo, a turbidez da água filtrada presente no balão de vácuo foi medida. Uma redução na turbidez da água filtrada indica que o aduto de copolímero removeu partículas coloidais da água filtrada pela fixação destas partículas nas fibras de fabricação de papel.

[00118] Cada condição de teste é repetida duas vezes. O tempo de Drenagem e a Turbidez foram gravados para cada condução de teste. Os resultados são apresentados na Tabela 6 abaixo. Tabela 6 - Resultados de Desidratação e Turbidez

[00119] Todas as pai tentes e publicações citadas referenciadas nes- ta aplicação são incorporadas aqui por referência em sua totalidade para todos os propósitos.

Claims

1. Composição de copolímero glioxalado reativo com celulose, caracterizada pelo fato de que inclui: um meio aquoso contendo 0,25 a 4% em peso de copolímero glioxalado, baseado no peso total do meio aquoso, sendo que o copolímero glioxalado é obtido pela reação, em um meio de reação aquoso, de uma razão em peso seco de glioxal:copolímero catiônico variando de 5 a 40 de glioxal a 95 a 60 de copolímero catiônico; sendo que o polímero catiônico apresenta um peso molecular médio de 120.000 a 1 milhão de Daltons, baseado no peso total do copolímero catiônico antes da glioxalação; sendo que o copolímero catiônico compreende de 15 a 85% em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio e 85 a 15% em peso de monômero de acrilamida, baseado no peso total do copolímero catiônico antes da glioxalação; e sendo que uma razão de peso molecular médio do copolímero catiônico antes da glioxalação para a % em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio compondo o copolímero catiônico antes da glioxalação seja igual a ou maior do que 4.000 Daltons/% em peso.

2. Composição de copolímero glioxalado reativo com celulose, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a composição de copolímero glioxalado inclui 1 a 3% em peso do copolímero glioxalado, baseado no peso total do meio aquoso.

3. Composição de copolímero glioxalado reativo com celulose, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a razão em peso seco de glioxal:copolímero catiônico varia de 10 a 35 de glioxal para 90 a 65 de copolímero catiônico.

4. Composição de copolímero glioxalado reativo com celulose, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que o copolímero catiônico inclui 20 a 40% em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio e 80 a 60% em peso de monômero de acrilamida, e apresenta um peso molecular médio de 150.000 a 400.000 Daltons.

5. Composição de copolímero glioxalado reativo com celulose, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a razão do peso molecular médio do polímero catiônico antes da glioxilação para a % em peso do monômero de haleto de dialildimetilamônio compondo o copolímero catiônico antes da glioxalação é de 4.000 a 40.000 Daltons/% em peso.

6. Composição de copolímero glioxalado reativo com celulose, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que apresenta uma viscosidade inferior a ou igual a 100 centipoise.

7. Papel ou papel-cartão, caracterizado pelo fato de que a composição de copolímero glioxalado, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, é adicionada ao acabamento do papel ou papel-cartão ou aplicada à superfície do papel ou papel-cartão seco.

8. Método para produção de uma composição de copolímero glioxalado como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado por: reagir, em um meio de reação aquoso, uma razão em peso seco de glioxal:copolímero catiônico variando de 5 a 40 de glioxal a 95 a 60 de copolímero catiônico para formar o copolímero glioxalado reativo com celulose em um meio de reação aquoso; sendo que o copolímero glioxalado está presente em 0,25 a 4% em peso, baseado no peso total do meio de reação aquoso; sendo que o copolímero catiônico apresenta um peso molecular médio de 120.000 a 1 milhão de Daltons, baseado no peso total do copolímero catiônico antes da glioxalação; e sendo que o copolímero catiônico inclui 15 a 85% em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio e 85 a 15% em peso de monômero de acrilamida, baseado no peso total do copolímero catiônico antes da glioxalação.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que a razão em peso seco de glioxal:copolímero catiônico varia de 10 a 35 de glioxal a 90 a 65 de copolímero catiônico para formar o copolímero glioxalado, sendo que o polímero glioxalado está presente em 1 a 3% em peso, baseado no peso total do meio de reação aquoso.

10. Método, de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que inclui adicionalmente antes da etapa de reação: polimerização de uma mistura de 15 a 85% em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio e 85 a 15% em peso de acrilamida para formar o copolímero catiônico, sendo que a razão do peso molecular médio do copolímero catiônico antes da glioxalação para a % em peso de monômero de haleto de dialildimetilamônio compondo o copolímero catiônico antes da glioxalação é igual a ou superior a 4.000 Daltons/% em peso.

11. Método para produção de papel ou papel-cartão, caracterizado pela: (a) combinação de uma composição de copolímero glioxalada e fibras de celulose; (b) aplicação de uma composição de copolímero glioxalada a um papel seco ou úmido; ou (c) aplicação de uma composição de copolímero glioxalada a um papel-cartão seco ou úmido; sendo que a composição de copolímero glioxalado inclui o copolímero glioxalado, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 6.

12. Método para produção de papel ou papel-cartão, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que a composição de copolímero glioxalado é combinada com fibras de celulose ou aplicada no papel seco ou úmido, ou papel-cartão seco ou úmido, em quantidades variando de 45 gramas a 9,1 Quilogramas (0,1 a 20 libras) de copolímero seco por tonelada de acabamento de papel seco.

13. Método para produção de papel ou papel-cartão, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que a etapa da combinação (a) é selecionada do grupo consistindo em: (a-i) adição da composição de copolímero glioxilado a uma suspensão aquosa de fibras de celulose; (a-ii) adição de fibras de celulose à composição de copolímero glioxalada; (a-iii) adição da composição de copolímero glioxalada e fibras de celulose a uma solução aquosa; e (a-iv) reação, em um meio de reação aquoso compreendendo fibras de celulose, de uma razão em peso seco de glioxal:copolímero catiônico variando de 5 a 40 de glioxal para 95 para 60 de copolímero catiônico para formar o copolímero glioxalado, sendo que o copolímero glioxalado está presente em 0,25 a 4% em peso baseado no peso total do meio de reação aquoso.

14. Aditivo de resistência interna de papel ou papel-cartão, caracterizado pelo fato de que a composição de copolímero glioxalado, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 6, é adicionada à parte úmida de um processo para produção de papel ou papel-cartão.