BR112016017930B1

BR112016017930B1 - Formulação de colagem estabilizada

Info

Publication number: BR112016017930B1
Application number: BR112016017930-7A
Authority: BR
Inventors: Reetta Strengell; Juha Lindfors; Sari Hyvärinen; Sauli Vuoti
Original assignee: Kemira Oyj
Priority date: 2014-02-06
Filing date: 2015-02-06
Publication date: 2022-01-18
Also published as: US10132038B2; RU2016129033A; CN105940156B; FI126960B; US20160348317A1; JP6376366B2; WO2015118228A1; EP3102736B1; CA2938748C; RU2016129033A3; PT3102736T; ES2655819T3; BR112016017930A2; RU2662507C2; EP3102736A1; FI20145118A; PL3102736T3; JP2017505389A; CA2938748A1; CN105940156A

Abstract

formulação de colagem estabilizada. a presente invenção está correlacionada a formulações de agentes de colagem, especialmente, para estabilização de uma formulação de colagem, mediante um polissacarídeo não alimentício modificado. além disso, é proporcionado um método para preparação do polissacarídeo não alimentício modificado.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção está correlacionada à fabricação de papel e, especialmente, a uma formulação de colagem estabilizada para ser usada na fabricação de papel e a um método para colagem de papel.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] O procedimento de colagem torna hidrofóbica a rede de fibras originais e, assim, previne ou reduz a penetração de água ou de outros liquidos aquosos dentro do papel. O procedimento de colagem impede o espalhamento e impressão através da tinta ou de cores de impressão. As fibras produtoras de papel apresentam uma forte tendência de interagir com a água. Essa propriedade é importante para o desenvolvimento de fortes ligações de hidrogênio entre as fibras, especialmente, durante a secagem, e é também a razão pela qual o papel perde sua resistência quando reumedecido. Uma alta absorvência é importante para determinadas classificações de papel, tais como, papel tipo toalha e lenço de papel. Também, um papel de meio corrugado deve ser capaz de absorver um determinado grau para adequadamente ser convertido no processo de formação de rugas. Por outro lado, essas propriedades são desvantajosas para diversos tipos de papéis, por exemplo, papel para embalagem de liquidos, camada de topo de papelão corrugado, papéis de escrita e impressão, e papéis de maior especialidade. A absorvência de água e liquido pode ser reduzida pela adição de agentes de colagem à matéria-prima do papel e/ou através da aplicação desses agentes à superfície do papel.

[0003] Desde os anos de 1950, diversas formas de agentes de colagem à base de resina de colofónia, na forma de formulações fortificadas em pasta ou dispersões, à base de agente de colagem de dimero de alquil-ceteno (AKD), agente de colagem de anidrido alquenil-succinico (ASA), e polímeros, principalmente, à base de acrilato de estireno e maleinato de estireno, algumas vezes chamados de agentes de colagem poliméricos (PSAs), foram introduzidos no mercado. Nos dias de hoje, além do amido para melhoria da resistência do papel e de aglutinantes à base de polímeros para revestimento do papel, os agentes de colagem são os aditivos mais importantes usados para melhoria de qualidade na fabricação do papel.

[0004] Quando da aplicação na fabricação de papel, uma emulsão ou uma dispersão de agente de colagem é preparada. Dentre outros usos na fabricação de papel, o amido catiônico é também comumente usado como um agente de estabilização das emulsões ou dispersões dos agentes de colagem.

[0005] O amido puro é um pó branco, sem sabor e sem odor, que é insolúvel na água fria ou no álcool. O amido consiste de dois tipos de moléculas: a amilose linear e helicoidal:

e a amilopectina ramificada:

[0006] Dependendo da origem da planta do amido, ele geralmente contém de 20% a 25% em peso de amilose e de 75% a 80% em peso de amilopectina.

[0007] As galactomananas são polissacarideos que consistem de uma cadeia de manose com grupos laterais de galactose. Um segmento de uma galactomanana mostrando a cadeia de manose com uma unidade de ramificação de galactose é ilustrada abaixo.

[0008] As galactomananas não iônicas, como, por exemplo, a goma guar, foram usadas em emulsões de agente de colagem ASA sob condições controladas. Essas emulsões de ASA e goma guar foram submetidas a diversos tratamentos usando um rotor de deposição. Tipicamente, quanto maior for a quantidade de goma guar usada na emulsão mais estável será a emulsão. O uso de um adicional surfactante resulta em uma deposição menos uniforme e em um menor tamanho médio de partículas da emulsão.

[0009] Na descrição da Patente US 4.606.773, uma emulsão de agente de colagem de papel à base de anidrido alquenil-succinico (ASA) é preparada, usando um polimero catiônico solúvel em água e um amido catiônico como emulsificantes. No método divulgado, um polimero solúvel em água é usado como um agente auxiliar de emulsificação. Um polimero cationicamente modificado, tendo um peso molecular variando entre 20.000-750.000 é usado em conjunto com um amido catiônico solúvel em água, em que a proporção em peso do amido catiônico para o polimero é entre 75:25 e 25:75.

[0010] O documento de patente WO 2008/145828 Al divulga um éster de xilano que pode estar presente em uma composição de colagem. Os ésteres são produzidos mediante reação de xilano com um ácido carboxilico alifático de cadeia curta, como, por exemplo, os ácidos fórmico, acético, propiônico ou butirico.

[0011] Na aplicação de amido catiônico para estabilização de agente de colagem à base de ASA, tipicamente, é usada uma proporção do amido para ASA de 1:1 a 4:1. Além disso, o amido usado é também uma importante fonte de nutrição. Portanto, para o desenvolvimento de soluções mais sustentáveis no futuro seria altamente vantajoso se desenvolver e usar agentes de colagem compreendendo agentes quimicos não baseados em fontes alimentícias como emulsificantes na fabricação de papel.

RESUMO DA INVENÇÃO

[0012] O objetivo da presente invenção é proporcionar uma formulação de agente de colagem estável para uso na fabricação de papel e produtos de papel.

[0013] Um adicional objetivo da presente invenção é proporcionar uma formulação de agente de colagem, cujos componentes sejam de origem não alimentícia, desse modo, tornando a formulação de agente de colagem de uso mais sustentável.

[0014] Além disso, outro objetivo da presente invenção é proporcionar um agente de estabilização mais eficaz para uso nas formulações de colagem.

[0015] A presente invenção proporciona ainda derivados modificados de polissacarideos não alimentícios e antinutricionais. Os polissacarideos não alimentícios modificados são usados com sucesso como estabilizantes nas formulações de colagem, sendo especialmente adequados para a fabricação de papel e produtos de papel, de acordo com a presente invenção.

[0016] Tipicamente, o amido tem sido usado como elemento de estabilização para os agentes de colagem. A presente invenção proporciona uma alternativa atrativa e mais sustentável para o amido, cuja alternativa é de origem não alimentícia. Para fins ambientalmente técnicos, biopolimeros benignos devem ser usados, ao invés de amido, que é nutricionalmente importante.

[0017] Uma vantagem de substituir o amido por um polissacarideo não alimentício e antinutricional é que uma maior quantidade de amido será disponibilizada para a finalidade nutricional.

[0018] Outra vantagem do método e do produto da presente invenção é que a concentração exigida dos polissacarideos não alimentícios para prover o necessário efeito de estabilização para a formulação de colagem é acentuadamente mais baixa, se comparado a outros agentes estabilizantes, desse modo, proporcionando um intensificado efeito de estabilização. Portanto, é necessária uma quantidade consideravelmente menor de polissacarideos, de acordo com a presente invenção, se comparado, por exemplo, à quantidade de amido exigida. Isso pode ainda diminuir o custo de preparação das emulsões de agente de colagem e, eventualmente, também, o custo da formulação do agente de colagem.

[0019] Além disso, outra vantagem da provisão do exigido efeito de estabilização mediante uso de uma menor quantidade de agente de estabilização é que a quantidade de agentes quimicos necessária no subsequente processamento pode ser também diminuída. Quando o amido é usado como estabilizante, ele não é totalmente retido no papel. O material não tratado estará contido nos eluentes do processo de fabricação do papel. Portanto, o uso de amido irá aumentar a carga orgânica de água residuária em um processo de fabricação de papel. Quando são usados os polissacarideos não alimentícios modificados, de acordo com a presente invenção, como, por exemplo, xilano e arabinogalactano, a quantidade de estabilizante necessária é consideravelmente mais baixa, reduzindo, desse modo, a carga orgânica nas águas residuárias.

[0020] A presente invenção proporciona um método de preparação de polissacarideos não alimentícios modificados, provendo um intensificado efeito de estabilização na formulação de colagem.

[0021] A presente invenção proporciona ainda uma formulação de colagem estabilizada e um método para preparação da mesma. O uso dessa formulação é também ilustrado.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0022] A figura 1 mostra os resultados da hidrofobicidade do CobbôO, medida a partir de folhas de papel, em que xilano cationizado de cloreto de glicidiltrimetilamônio (GTAC) é usado para a estabilização de uma formulação de agente de colagem de ASA.

[0023] A figura 2 mostra os resultados da hidrofobicidade do Cobb60, medida a partir de folhas de papel, em que arabinogalactano cationizado de GTAC é usado para a estabilização de uma formulação de agente de colagem de ASA.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA PRESENTE INVENÇÃO

[0024] O termo polissacarideos não alimentícios significa polissacarideos que não são adequados para a provisão de uma fonte de dieta nutricional. Diferentemente do amido, os polissacarideos não alimentícios não podem ser usados para fins nutricionais.

[0025] Os polissacarideos não alimentícios incluem polissacarideos indigestiveis que não contém amido (NSP), consistindo de longas cadeias de unidades repetitivas de glicose. Diferentemente dos amidos, as unidades de glicose nos polissacarideos que não contém amido são unidas por ligações de β-acetal. As ligações de β-acetal não podem ser separadas pelas enzimas no trato digestivo. Os polissacarideos que não contém amido incluem, por exemplo, celuloses, hemiceluloses, gomas, pectinas, xilanos, mananas, glucanos e mucilagens. Tipicos NSPs encontrados no trigo incluem os arabinoxilanos e a celulose. Na presente invenção, os polissacarideos não alimentícios, preferivelmente, são selecionados de xilano, arabinogalactano ou misturas dos mesmos.

[0026] Em uma modalidade, a formulação de colagem estabilizada conforme a presente invenção compreende um agente de colagem e um polissacarideo não alimentício modificado, o qual compreende xilano ou arabinogalactano, ou misturas dos mesmos.

[0027] O xilano (número CAS: 9014-63-5) é um exemplo de polissacarideo altamente complexo, que é encontrado na parede celular da planta e em determinadas algas. O xilano é um polissacarideo feito de unidades de xilose, que é um açúcar de pentose. Os xilanos estão quase sempre presentes como celulose nas paredes celulares das plantas, contendo, predominantemente, unidades de β-D- xilose ligadas, como no caso da celulose. A fórmula de um xilano pode ser representada conforme abaixo:

onde "n" é o número de unidades de xilose.

[0028] Outro exemplo especifico de um polissacarideo não alimentício é o arabinogalactano. O arabinogalactano é um biopolimero, que consiste de monossacarideos de arabinose e galactose. Duas classes de arabinogalactanos são encontradas na natureza: arabinogalactano de plantas e arabinogalactano microbiano. Nas plantas, o arabinogalactano é o principal componente de diversas gomas, incluindo a goma arábica e a goma ghatti (ou goma indiana). A arabinose e a galactose existem somente na configuração de furanose. Um exemplo de uma estrutura de arabinogalactano é apresentado pela seguinte fórmula (5):

[0029] Um arabinogalactano de origem de madeira, da árvore da espécie lariço (Larix laricina) é composto de d-galactose e 1-arabinose, numa proporção molar de 6:1, acompanhado de pequenas quantidades de ácido D-glicurônico. Os arabinogalactanos são encontrados em uma variedade de plantas, mas, são mais abundantes na espécie Larix occidentalis (lariço ocidental).

[0030] Em um aspecto da presente invenção, é proporcionado um método para preparação de um polissacarideo não alimentício modificado. As propriedades dos polissacarideos não alimentícios podem ser modificadas mediante funcionalização ou derivatização com variáveis agentes quimicos. As propriedades dos polissacarideos modificados, como, por exemplo, hidrofobicidade e/ou plastificação, podem ser ainda intensificadas pela modificação dos mesmos com grupos de éster e/ou grupos de éter dentro da cadeia da hemicelulose. Dependendo da qualidade dos substituintes, do grau de substituição, do tipo da cadeia, do peso molecular da cadeia restante, a solubilidade e as propriedades térmicas podem ser acentuadamente modificadas, e as propriedades de dispersão ainda mais intensificadas.

[0031] O método divulgado compreende modificar o polissacarideo não alimentício através de funcionalização, usando um agente de funcionalização, que é capaz de prover o polissacarideo não alimentício. Os polissacarideos não alimentícios podem ser modificados para exibir propriedades catiônicas ou aniônicas. Existem diversos métodos disponíveis para executar essa provisão.

[0032] O polissacarideo não alimentício da presente invenção é provido mediante transformação do mesmo em polissacarideo catiônico com um adequado agente de cationização. O presente método para cationicamente prover o polissacarideo não alimentício compreende as etapas de: (i) prover uma mistura de reagente de carga, água e uma quantidade catalítica de base, com agitação intensa da dita mistura a uma temperatura constante acima da temperatura ambiente; (ii) introduzir o dito polissacarideo não alimentício, compreendendo xilano ou arabinogalactano, ou mistura dos mesmos, e uma pequena quantidade de água à mistura citada na etapa (i) , com seguinte agitação da mistura resultante por diversas horas a uma temperatura constante; e, em seguida, (iii) lavagem e filtração do polissacarideo não alimentício provido resultante, antes de uma etapa de recuperação.

[0033] Em um método de reação preferido, conforme a presente invenção, uma carga de polissacarideos não alimentícios é preparada, mediante reação do polissacarideo não alimentício com uma carga de reagente de amina. A carga do reagente de amina, água e uma quantidade catalítica de base é intensamente misturada, em seguida, submetida a uma temperatura constante, a qual é acima da temperatura ambiente. O polissacarideo não alimentício e uma pequena quantidade de água, preferivelmente, menor que 10% da quantidade molar do reagente de amina, são introduzidos dentro da mistura. A mistura é agitada, preferivelmente, durante pelo menos 12 horas, à temperatura constante. O produto resultante é lavado, preferivelmente, com álcool e água, e depois filtrado.

[0034] Em uma modalidade, o polissacarideo não alimentício compreende xilano ou arabinogalactano, ou misturas dos mesmos.

[0035] Preferivelmente, a base é um hidróxido de metal, mais preferivelmente, NaOH ou KOH, mais ainda preferivelmente, NaOH. A quantidade catalítica da base é preferivelmente de 0,01 a 50%, mais preferivelmente, de 0,01 a 10%, com relação à quantidade molar do polissacarideo não alimentício. A carga de reagente de amina é preferivelmente uma carga de reagente de amina catiônica, mais preferivelmente, selecionado do grupo que consiste de cloreto de 2,3-epoxipropiltrimetilamônio (EPTA), cloreto de 2-hidroxipropiltrimetilamônio (HPMA), cloreto de glicidiltrietilamônio, brometo de glicidiltrietilamônio ou metilssulfato de glicidiltrietilamônio, cloreto de glicidiltripropilamônio, brometo de glicidiltripropilamônio, metilssulfato de glicidiltripropilamônio, e cloreto de glicidiltrimetilamônio (GTAC). Mais preferivelmente, o reagente de amina catiônica é o cloreto de glicidiltrimetilamônio (GTAC). Preferivelmente, a temperatura nas etapas (i) e (ii) é de 35 a 50°C, mais preferivelmente, de 40 a 50°C, tal como, cerca de 45°C.

[0036] Em uma modalidade da presente invenção, o derivado de polissacarideo não alimentício catiônico resultante contém, preferivelmente, grupos de amónio quaternário, com um alto grau de substituição. Esses derivados de polissacarideo não alimentício catiônico podem ser preparados mediante reação do polissacarideo, preferivelmente, com cloreto de glicidiltrimetilamônio (GTAC), em variáveis meios reacionais. Nas soluções aquosas do GTAC, juntamente com convencional hidrólise de grupos epóxi, a interação com ions cloreto também ocorre. Isso resulta na formação de ions hidroxila, que aceleram a hidrólise dos grupos epóxi de GTAC e que podem atuar como catalisador interno na reação do GTAC com o polissacarideo. Desse modo, polissacarideos catiônicos com alto grau de substituição podem ser obtidos. A reação autocatalitica de GTAC com o polissacarideo não alimentício prossegue mais rapidamente em temperaturas mais altas, porém, com um menor rendimento da reação. Na ausência do catalisador externo e no caso em que um álcali de sódio é usado como catalisador, a reação do polissacarideo com GTAC prossegue somente quando uma especifica quantidade de água livre está presente no sistema. Quando uma base, preferivelmente, NaOH, é usada como catalisador, o rendimento da reação é de cerca de 90%. O rendimento da reação de cationização do polissacarideo não alimentício diminui quando a quantidade de água livre é duas ou três vezes maior que a exigida para começar a modificação do polissacarideo não alimentício.

[0037] Os preferidos polissacarideos não alimentícios a serem cationizados na presente invenção incluem xilano ou arabinogalactano, ou misturas dos mesmos.

[0038] Os agentes de carga podem ser selecionados de reagentes comercialmente disponíveis.

[0039] Em uma modalidade, o xilano é cationizado usando cloreto de glicidiltrimetilamônio (GTAC) como agente de carga. O GTAC, água e uma quantidade catalítica de NaOH são intensamente misturados, com a mistura sendo previamente aquecida à temperatura de 45°C. O xilano e uma pequena quantidade adicional de água, preferivelmente, menos de 10% da quantidade molar do reagente de amina são depois adicionados à mistura, pelo que a mistura é então intensamente agitada, durante aproximadamente 16 horas, a uma temperatura constante, isto é, 45 °C. A mistura é subsequentemente lavada com álcool, preferivelmente, etanol, água, e depois filtrada.

[0040] O mecanismo da reação é o seguinte:

[0041] O grau de substituição (DS) das amostras cationizadas pode ser medido mediante análise da quantidade de nitrogênio, através do método bem conhecido de Kjeldahl, com o cálculo do grau de substituição (DS) feito a partir da quantidade total de nitrogênio nas amostras, usando a fórmula seguinte: DS = 132 x N/1400 - (151,5 x N) (8) em que N é a quantidade de nitrogênio estimada pelo método de Kjeldahl (%), 132 é o peso molecular da unidade repetitiva e 151,5 é o peso molecular do GTAC.

[0042] O grau de substituição (DS) é dependente dos reagentes, das proporções dos reagentes e das condições da reação. A Tabela 1 seguinte ilustra a influência desses parâmetros com relação ao grau de substituição (DS) em algumas amostras de xilano catiônico testadas, cujo teste é feito à temperatura de 45°C e em que o tempo de reação foi de 16 horas. Tabela 1

[0043] Em outra modalidade, o arabinogalactano é cationizado usando cloreto de glicidiltrimetilamônio (GTAC) como agente de carga catiônico. O GTAC, água e uma quantidade catalítica de NaOH, com relação à quantidade de GTAC usada, são intensamente misturados, com a mistura sendo previamente aquecida à temperatura de 45 °C. 0 arabinogalactano e uma pequena quantidade adicional de água, preferivelmente, menos de 20%, mais preferivelmente, menos de 10% são depois adicionados à mistura, a mistura sendo então intensamente agitada, durante aproximadamente 16 horas, a uma temperatura constante, isto é, 45°C. A mistura é subsequentemente lavada com álcool, preferivelmente, etanol, água, e depois filtrada.

[0044] A Tabela 2 seguinte ilustra a influência dos reagentes e proporções de reagentes com relação ao grau de substituição (DS) em algumas amostras de arabinogalactano catiônico testadas. Tabela 2

[0045] A pequena quantidade de água é preferivelmente menor que 20%, preferivelmente, de 5 a 20%, mais preferivelmente, de 6 a 15%, ou, mesmo, de 6 a 10%.

[0046] O grau de substituição do polissacarideo não alimentício modificado é preferivelmente de 0,03 a 1,5. O grau de substituição no xilano com carga de GTAC é preferivelmente de 0,1 a 1,5, mais preferivelmente, de 0,1 a 1,1, enquanto para o arabinogalactano com carga de GTAC é preferivelmente de 0,75 a 1,5, mais preferivelmente, de 0,8 a 1,2.

[0047] Em outro aspecto da presente invenção, é proporcionada uma formulação de colagem estabilizada, compreendendo um agente de colagem e um polissacarideo não alimentício cationicamente carregado.

[0048] O agente de colagem da formulação é preferivelmente um dimero de alquil-ceteno (AKD), um anidrido alquenil-succinico (ASA) ou misturas dos mesmos. A quantidade de ASA na formulação é de 1 a 3% em peso, preferivelmente, de 1 a 2% em peso, mais preferivelmente, de 1,2 a 1,3% em peso, como, por exemplo, de 1,24 a 1,26% em peso, com relação ao peso da formulação.

[0049] Em uma modalidade, a formulação de colagem estabilizada compreende ASA ou AKD e um xilano cationizado. O polissacarideo é mais vantajosamente cationizado usando GTAC e, preferivelmente, o grau de substituição é menor que 1,1, mais preferivelmente, de 0,03 a 0,98.

[0050] Em outra modalidade preferida, a formulação de colagem estabilizada compreende ASA ou AKD e um arabinogalactano cationizado. O polissacarideo é mais vantajosamente cationizado usando GTAC e, preferivelmente, o grau de substituição é de 0,75 a 1,1, mais preferivelmente, de 0,9 a 1,0.

[0051] A quantidade de polissacarideo não alimentício funcionalizado provida com relação ao agente de colagem na formulação de colagem estabilizada é de 0,05:1 a 1:1, preferivelmente, de 0,07:1 a 0,5:1, mais preferivelmente, de 0,09:1 a 0,11:1. Essas quantidades são consideravelmente menores do que as correspondentes quantidades de amido exigidas e testadas como referência. A quantidade de amido exigida para proporcionar o mesmo efeito de estabilização foi de aproximadamente 20 vezes maior.

[0052] A formulação de colagem estabilizada conforme a presente invenção se apresenta, preferivelmente, na forma de uma dispersão, mais preferivelmente, na forma de uma emulsão.

[0053] Em uma modalidade, a quantidade de ASA na formulação de colagem em emulsão é de 1,25% em peso, e a quantidade de xilano cationicamente modificado com GTAC, com relação ao ASA, é de aproximadamente 0,1:1.

[0054] Em outra modalidade, a quantidade de ASA na formulação de colagem em emulsão é de 1,25% em peso, e a quantidade de arabinogalactano cationicamente modificado com GTAC, com relação ao ASA, é de aproximadamente 0,1:1.

[0055] A formulação, de acordo com a presente invenção, pode conter ainda emulsificantes, agentes auxiliares de retenção, como, por exemplo, Fennopol K3400 R, ou promotores, como, por exemplo, PAC, tipicamente usados ou prontamente comercialmente disponíveis. A provisão do polissacarideo não alimentício apresenta um efeito de retenção claramente intensificado.

[0056] A dosagem da formulação do agente de colagem, de acordo com a presente invenção, com relação à polpa é preferivelmente de 0,5 a 3 kg/t, quando a formulação compreende o agente de estabilização de polissacarideo não alimentício provido. Foi encontrado que a quantidade exigida da formulação de colagem com base no arabinogalactano foi ligeiramente maior, preferivelmente, cerca de 30% maior, do que quando foi usada uma formulação à base de xilano.

[0057] Em um adicional aspecto da presente invenção, é proporcionado um método para preparação da formulação de colagem estabilizada. O agente de colagem e o polissacarideo não alimentício provido são colocados em contato dentro de uma solução aquosa, pelo que, uma dispersão é formada.

[0058] Em uma modalidade, o polissacarideo não alimentício catiônico é primeiramente dissolvido em água ou em um solvente aquoso, com posterior introdução do agente de colagem. A mistura é então homogeneizada. O agente de colagem é preferivelmente misturado com uma solução aquosa do polissacarideo não alimentício provido, de modo a garantir uma eficiente mistura.

[0059] Preferivelmente, a formulação de colagem é formada pela homogeneização da mistura aquosa. A homogeneização pode ser realizada sob alta pressão, preferivelmente, a uma pressão de 140 a 160 bar.

[0060] Em ainda outro aspecto da presente invenção, é proporcionado o uso da formulação de colagem estabilizada, conforme acima ilustrado, para colagem de papel e produtos de papel. Uma dosagem preferida da formulação de colagem com relação à polpa é de 0,5 a 3 kg/t.

[0061] A estabilidade da formulação de colagem pode ser avaliada pela preparação de folhas experimentais e medição do valor de Cobb do produto de papel resultante de um processo de fabricação que utiliza a formulação de colagem. O valor de Cobb determina a absorvência de água do papel colado, de acordo com a Norma ISO 535:1991 (E).

[0062] Usando a formulação de colagem estabilizada conforme a presente invenção são obtidos valores de Cobb60 iguais aos valores obtidos quando se usa o amido como estabilizante. Em determinadas formulações, o valor de Cobb60 é ainda inferior ao valor medido de uma formulação de colagem à base de amido. Desse modo, é possivel substituir as formulações de amido estabilizadas por formulações compreendendo polissacarideos não alimentícios, sem sacrificar a capacidade de estabilização ou a qualidade do produto de papel final.

[0063] É ainda observado que a quantidade do polissacarideo não alimentício modificado provido pode ser claramente menor, possivelmente, 1/10 ou mesmo 1/20 com relação à quantidade de amido necessária, para o alcance de resultados iguais. A quantidade do agente de estabilização nas emulsões das formulações de colagem pode ser significativamente menor, como, por exemplo, 1/20 da quantidade, se comparada ao amido como estabilizante. Isso proporciona um particular efeito sobre a carga de agente quimico na água efluente e ao pó-processamento e reciclagem do efluente.

[0064] Também, é possivel a fabricação de polissacarideos não alimentícios modificados tendo funcionalidades catiônicas e aniônicas. No entanto, os resultados experimentais em termos de valores de Cobb60 revelaram que o desempenho das referidas formulações é inferior ao resultado obtido com os polissacarideos não alimentícios simplesmente cationicamente modificados.

[0065] A seguir, a presente invenção será descrita em maiores detalhes e fazendo-se, especificamente, referência a exemplos, os quais não são pretendidos de limitar a presente invenção.

EXEMPLOS Exemplo 1

[0066] Cinco amostras com variáveis graus de substituição são preparadas a partir de um polissacarideo não alimentício comercialmente disponível (xilano).

[0067] O produto de GTAC (Raisacat, Ciba-Basf), H2O e uma quantidade catalítica de NaOH são intensamente misturados em um frasco de reação, o frasco sendo, depois, instantaneamente adicionado a um banho de água previamente aquecido à temperatura de 45°C. Em seguida, xilano e uma pequena quantidade adicional de água são adicionados à mistura, com a mistura sendo intensamente agitada durante 16 horas a uma temperatura constante. Depois, a mistura é lavada com etanol, água, e filtrada.

[0068] A mistura é finalmente ultrafiltrada/dialisada usando uma implementação de membrana de 1000-3000. Para quantidades especificas de reagentes, ver a Tabela 3 para maiores detalhes.

[0069] A amostra para análise de ressonância magnética nuclear (NMR) é então seca a vácuo. Tabela 3

Tabela 3 (Continuação)

Exemplo 2

[0070] Sete amostras com variáveis graus de substituição são preparadas a partir de um polissacarideo não alimentício comercialmente disponível (arabinogalactano).

[0071] O produto de GTAC (Raisacat, Ciba-Basf), H2O e uma quantidade catalítica de NaOH são intensamente misturados em um frasco de reação, o frasco sendo, depois, instantaneamente adicionado a um banho de água previamente aquecido à temperatura de 45 °C. Em seguida, arabinogalactano e uma pequena quantidade adicional de água são adicionados à mistura, com a mistura sendo intensamente agitada durante 16 horas a uma temperatura constante. Depois, a mistura é lavada com etanol, água, e filtrada.

[0072] A mistura é finalmente ultrafiltrada/dialisada usando uma implementação de membrana de 1000-3000. Para quantidades específicas de reagentes, ver a Tabela 4 para maiores detalhes. Tabela 4

Tabela 4 (Continuação)

Exemplo 3

[0073] Emulsões de ASA são preparadas usando um misturador de cozinha, com um tempo de mistura de 2 minutos, após o que as amostras são passadas através de um homogeneizador, com uma pressão de 150 bar.

[0074] Primeiramente, a emulsão é preparada a partir de emulsões de ASA a 1,25%, usando xilano cationizado de GTAC, conforme visto na Tabela 1, com uma proporção de ASA de 0,1:1, como estabilizante.

[0075] Em seguida, uma emulsão de colagem é preparada a partir de emulsões de ASA a 1,25%, usando arabinogalactano cationizado de GTAC, conforme visto na Tabela 2, com uma proporção de ASA de 0,1:1, como estabilizante.

[0076] Como referência, uma emulsão de colagem é preparada também a partir de amido (Raisamyl 50021) e de uma emulsão de ASA a 1,25%, usando uma proporção de amido para ASA de 2:1, como estabilizante. Adicionais amostras de referência são feitas a partir de emulsões de ASA a 1,25%, usando xilano e arabinogalactano sem cationização, nas proporções de 0,1:1, como estabilizantes. Exemplo 4

[0077] Folhas experimentais de laboratório, com gramatura de 80 g/m2, são preparadas mediante introdução de um fornecimento de polpa Kraft de madeira dura/madeira mole (50/50), tendo um pH de 8,5, nas formulações de colagem estabilizadas descritas no Exemplo 3. Nenhum agente de carga é usado no resultante processamento de papel e a quantidade final de amido úmido é de 5 kg/t.

[0078] As dosagens da formulação de colagem estabilizada usadas foram de 0,5 kg/t, 0,75 kg/t e 1,25 kg/t para as colagens estabilizadas por arabinogalactano, e de 0,75 kg/t, 1,5 kg/t e 3 kg/t para as colagens estabilizadas por xilano. O produto K 3400R (200 g/t) foi usado como agente auxiliar de retenção.

[0079] Os resultados do teste de CobbδO são ilustrados na figura 1 para a formulação de agente de colagem estabilizada por xilano, ilustrando ainda o resultado da amostra de referência para o amido, e na figura 2 para a formulação de agente de colagem estabilizada por arabinogalactano.

[0080] Quanto menor for o número de CobbδO melhor será a colagem, isto é, o produto de papel será mais hidrofóbico e, por consequência, irá absorver menos água.

[0081] A figura 1 mostra que as folhas de papel em que o xilano cationizado é usado são pelo menos tão hidrofóbicas quanto a colagem com agente de colagem baseado em amido. A hidrofobicidade é ligeiramente aumentada quando o grau de substituição é aumentado de 0,03 para 0,98.

[0082] A figura 2 mostra que as folhas de papel em que o arabinogalactano cationizado é usado são um pouco menos hidrofóbicas do que quando coladas com agente de colagem baseado em amido. A hidrofobicidade aumenta quando o grau de substituição é aumentado, e a amostra com um grau de substituição (DS) igual a 0,94 proporciona, substancialmente, o mesmo valor de CobbδO do amido de referência.

Claims

1. Formulação de dimensionamento estabilizada caracterizada por compreender um agente de dimensionamento e um polissacarídeo não-alimentício modificado, que compreende xilano ou arabinogalactano, ou uma mistura destes, e em que o polissacarídeo não-alimentício modificado é obtido pela modificação de um polissacarídeo não- alimentício selecionado a partir do grupo que consiste em celulose, hemicelulose, gomas, pectinas, xilanos, mananas, glucanos e mucilagens, com um reagente amino cationicamente carregado e em que a razão do polissacarídeo não-alimentício modificado para o agente de dimensionamento é de 0,05 a 1,0.

2. Formulação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo agente de dimensionamento ser dímero de alquilceteno (AKD) ou anidrido alquenilsuccínico (ASA) ou uma mistura destes.

3. Formulação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo polissacarídeo não-alimentício ser xilano ou arabinogalactano ou misturas destes.

4. Formulação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo reagente amino ser cloreto de glicidiltrimetilamônio.

5. Formulação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo grau de substituição do polissacarídeo não-alimentício modificado ser de 0,03 a 1,5.

6. Formulação, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela dita formulação estar na forma de uma dispersão, preferivelmente uma emulsão.

7. Método para preparar a formulação de dimensionamento estabilizada, conforme definido na reivindicação 1, caracterizado pelo agente de dimensionamento e pelo polissacarídeo não-alimentício modificado, serem colocados em contato com uma solução aquosa e por uma dispersão ser formada por homogeneização a uma pressão de 140 a 160 bar.

8. Método para colar papel e produtos de papel caracterizado por compreender as etapas de obtenção de formulação de dimensionamento estabilizada, conforme definida na reivindicação 1, e pela dimensionamento de papel e produtos de papel.

9. Método, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pela dosagem da formulação de dimensionamento estabilizada na polpa ser de 0,5 a 3 kg/t.

10. Método para preparar o polissacarídeo não- alimentício modificado, conforme definido na reivindicação 1, caracterizado por compreender as etapas de: (i) fornecer uma mistura de um agente de carga, água e uma quantidade catalítica de base, e agitar completamente a dita mistura a uma temperatura acima da temperatura ambiente; e (ii) introduzir o dito polissacarídeo não- alimentício, que compreende xilano ou arabinogalactano, ou mistura destes, e uma pequena quantidade de água à mistura da etapa (i), e agitar a mistura resultante por diversas horas a uma temperatura constante; e, em seguida, (iii) lavar e filtrar o polissacarídeo não alimentício cationicamente carregado resultante antes da recuperação.