BR112017028495B1

BR112017028495B1 - Método para hidrofobação de um substrato de celulose

Info

Publication number: BR112017028495B1
Application number: BR112017028495-2A
Authority: BR
Inventors: Annki Karlsson; Raija Bâdenlid; Stig Lindberg; Susanne Hansson
Original assignee: Stora Enso Oyj
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2022-05-31
Also published as: EP3314058A4; PL3314058T3; CN107709666B; RU2719990C2; CN107709666A; RU2018103062A3; EP3314058B1; RU2018103062A; US10378153B2; WO2017002005A1; EP3314058A1; BR112017028495A2; CA2988518A1; ES2767949T3; CA2988518C; US20180179708A1

Abstract

MÉTODO PARA HIDROFOBAÇÃO DE UM SUBSTRATO DE CELULOSE. A presente invenção se refere a um método para hidrofobação (hydrophobing) de um substrato de celulose (1), que compreende uma primeira lateral e uma segunda lateral, segunda lateral a qual se volta para fora a partir da primeira lateral. Em concordância com a presente invenção, o método compreende as etapas de: - secagem do substrato de celulose (1) para um conteúdo seco acima de 80%, preferivelmente acima de 85%; - adição de um haleto de ácido graxo vaporizado, para a primeira lateral do substrato de celulose (1), e, ao mesmo tempo, desempenho de: - sucção a vácuo na segunda lateral do substrato de celulose (1), de maneira tal que, o ácido graxo vaporizado penetra o substrato de celulose (1) em uma direção pré-determinada através do substrato de celulose (1).

Description

CAMPO TÉCNICO DA PRESENTE INVENÇÃO

[0001] A presente invenção se refere a um método para hidrofobização de um substrato de celulose, que compreende um primeiro lado e um segundo lado, que se afasta do primeiro lado.

PANORAMA E ESTADO DA TÉCNICA DA PRESENTE INVENÇÃO

[0002] Existe uma necessidade para aumentar a hidrofobia (hidrofobização) de materiais com um substrato de celulose em diversos campos, por exemplo, na indústria têxtil e na indústria de papel e de papelão.

[0003] Papel e papelão são usualmente tratados com agentes de intumescimento para reforçar determinadas qualidades, acima de tudo para aumentar a resistência à penetração de água e de outros líquidos no papel ou no papelão. Existem dois tipos de intumescimento: intumescimento interno e intumescimento de superfície. No intumescimento interno, produtos químicos são adicionados à polpa na extremidade úmida, por exemplo, ASA ou AKD. Agentes de intumescimento de superfície comuns incluem, por exemplo, amido ou co-polímeros acrílicos.

[0004] A patente norte americana número US 4.107.426 apresenta um método para comunicar (transmitir) características repelentes à água em uma superfície de um substrato de celulose. O processo compreendendo as etapas de exposição da superfície a uma fase de vapor consistindo essencialmente de cloreto de ácido alifático.

[0005] Uma desvantagem com este método é a de que primordialmente a superfície de um substrato é que se torna hidrofóbica, e não o interior do substrato. Isto provoca um problema com destruição de borda (absorção ou extração de líquido por ação de capilaridade), isto é, penetração de líquido nas bordas de substrato.

[0006] Um objetivo em concordância com a presente invenção é o de fornecer um método que reforce a resistência contra destruição de borda de um substrato de celulose.

SUMÁRIO DA PRESENTE INVENÇÃO

[0007] O método da presente invenção compreende as seguintes etapas: - secagem do substrato de celulose para um teor seco acima de 80%, preferivelmente acima de 85%; - adição de um haleto de ácido graxo vaporizado ao primeiro lado do substrato de celulose e, ao mesmo tempo, realização de: - sucção a vácuo no segundo lado do substrato de celulose, de maneira tal que o haleto de ácido graxo vaporizado penetre o substrato de celulose em uma direção pré-determinada através do substrato de celulose.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS DA PRESENTE INVENÇÃO

[0008] A seguir, a presente invenção irá ser descrita em maiores detalhes por intermédio de concretizações exemplificativas preferidas e com referência aos Desenhos das Figuras em anexo. Nos Desenhos das Figuras em anexo:

[0009] A Figura 1 mostra uma vista esquemática de uma primeira concretização da presente invenção; e

[0010] A Figura 2 mostra uma vista esquemática de uma segunda concretização da presente invenção.

[0011] Os Desenhos das Figuras em anexo são unicamente representações esquemáticas / diagramáticas e a presente invenção não está limitada às concretizações exemplificativas preferidas neles representadas.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA PRESENTE INVENÇÃO

[0012] Um substrato de celulose (1) compreendendo um primeiro lado e um segundo lado, segundo lado o qual se afasta do primeiro lado. O substrato de celulose, por exemplo, uma rede de papel ou de papelão (1), é seco em uma etapa de secagem. A secagem é desempenhada por quaisquer métodos de secagem convencionais adequados para secagem de um substrato de celulose. Um substrato de celulose de uma rede de papel ou de papelão pode, por exemplo, ser seco por cilindros de secagem. Depois da etapa de secagem, o substrato de celulose (1) possui um teor seco acima de 80%, preferivelmente acima de 85% e, ainda mais preferivelmente, acima de 90%. Quanto mais alto o teor seco, melhor irá ser o resultado da subsequente hidrofobização.

[0013] O substrato de celulose (1) pode depois disso ser aquecido. O aquecimento é preferivelmente desempenhado por aquecimento de infravermelho (IR).

[0014] O primeiro lado do substrato seco e aquecido é, então, tratado com um haleto de ácido graxo vaporizado, em fase gasosa, para hidrofobização do substrato, de maneira tal que o substrato se torne hidrofobizado. De maneira tal a reforçar a penetração do gás através do substrato, o segundo lado do substrato é submetido a uma sucção a vácuo, simultaneamente, durante a hidrofobização do substrato, de maneira tal que o gás seja transportado em uma direção pré-determinada através do substrato. Isto reforça a hidrofobização do substrato, de maneira tal que o substrato irá ser mais resistente contra penetração de borda em plano.

[0015] O haleto de ácido graxo pode ser qualquer haleto que pode ser vaporizado, entretanto, cloreto de palmitol, C16, apresentou ser particularmente adequado em testes. Durante os testes, um grau covalente de 90% foi conseguido, comparado com intumescimento de AKD convencional onde justamente umas poucas porcentagens de ligação covalente podem ser obtidas, o que resulta em baixa retenção que, em consequência disso, conduz para, por exemplo, problemas de migração, manchas e paradas de máquina, etc.

[0016] Uma outra vantagem com a reação em fase gasosa, em combinação com sucção a vácuo, é a de que é de posição muito específica e a hidrofobização é somente conseguida onde o gás pode acessar o substrato. O reagente irá reagir com os grupos hidroxila disponíveis formando HCl gasoso como um subproduto. O reagente é também altamente reativo em direção à água e a reação requer substratos secos. Todavia, irá existir sempre alguma presença de água por intermédio da qual o correspondente, menos reativo, ácido graxo também irá ser formado como uma mólecula não ligada (não aglutinada). É, consequentemente, difícil conseguir 100% de grau covalente. Ainda outras vantagens com a utilização de reação em fase gasosa são as de que a reação é mais rápida e menos quantidade de reagentes químicos são necessários.

[0017] Para desempenhar esta modificação covalente em uma maior escala, dois diferentes ajustes (duas diferentes configurações) são propostos, conforme é mostrado na Figura 1 e na Figura 2, respectivamente.

[0018] A Figura 1 apresenta uma primeira concretização, em concordância com a presente invenção, onde um substrato de celulose (1) já seco e já aquecido, na forma de um papel ou de um papelão (1), é adicionalmente aquecido e seco com aquecimento de IR a partir de uma caixa de calor de IR (2). Em um tanque pressurizado separado (3), um haleto de ácido graxo líquido é aquecido para vaporizar o líquido para a fase gasosa. O gás é, depois disso, por intermédio de um tubo (4), transferido para um dispositivo de espalhamento de gás (5) que pulveriza o gás de haleto de ácido graxo sobre o (ao longo do) primeiro lado do substrato de celulose (1). O segundo lado do substrato está ao mesmo tempo em contato com um cilindro a vácuo rotativo (6) com orifícios (não mostrados nas Figuras), que sugam o gás em uma direção pré-determinada através do substrato de celulose (1). Em consequência disso, o substrato de celulose (1) irá ser hidrofobizado através da espessura completa do substrato. Além do mais, o subproduto de HCl e possivelmente cloreto de palmitol não reagido e/ou C16 não ligado (não aglutinado) podem ser removidos e coletados para manipulação.

[0019] A Figura 2 apresenta uma segunda concretização, em concordância com a presente invenção, onde um haleto de ácido graxo em forma líquida é transferido a partir de um tanque (7) por intermédio de um tubo (8) para um dispositivo de espalhamento de gás (9, 10). O dispositivo de espalhamento de gás (9, 10) compreende uma tubulação fixada (9) com uma fenda fina (10). O substrato de celulose (1), na forma de um papel ou de um papelão, é transportado sobre a (ao longo da) fenda (10). A tubulação (9) compreende um dispositivo de aquecimento, o qual aquece o haleto de ácido graxo líquido, de maneira tal que o líquido se vaporiza para a fase gasosa. A fenda (10) possibilita que o gás venha a passar através do primeiro lado do substrato de celulose (1) e venha a tratar o primeiro lado do substrato de celulose (1). Acima do segundo lado do substrato e da fenda é disposta uma caixa de vácuo (11) que suga o gás em uma direção pré-determinada através do substrato de celulose (1). Em consequência disso, o substrato de celulose (1) irá ser hidrofobizado através da espessura completa do substrato. Além do mais, o subproduto de HCl e possivelmente cloreto de palmitol não reagido e/ou C16 não ligado (não aglutinado) podem ser removidos e coletados para manipulação.

[0020] Acredita-se que a etapa de aquecimento irá permitir que o subsequente gás de hidrofobização irá penetrar melhor através do substrato. Entretanto, testes mostraram que resultados muito bons são conseguidos também com um substrato de celulose não aquecido. Isto é, o método é aplicável sobre um substrato de celulose seco sem aquecimento do substrato de celulose. Portanto, a etapa de aquecimento pode ser excluída a partir do método da presente invenção e ainda assim alcançar muito bons resultados.

[0021] Nos testes, se utilizou ângulo de contato hidrofóbico como uma mensuração de quanto do substrato de celulose foi hidrofobizado pelo método. Um substrato de celulose não tratado tinha antes um ângulo de contato de 400 e depois do tratamento do método da presente invenção um ângulo de contato de 1300, tanto sobre o primeiro lado quanto sobre o segundo lado do substrato. Ângulos de contato maiores do que 900 (alto ângulo de contato) geralmente significam que umedecimento da superfície é desfavorável, de maneira tal que o fluido irá minimizar contato com a superfície e irá formar uma gotícula de líquido compacta.

[0022] Na descrição precedente, a presente invenção foi descrita sobre o fundamento de duas concretizações específicas. É apreciado, entretanto, que outras concretizações e variações são possíveis dentro do escopo das reivindicações. Em adição, é possível combinar as diferentes soluções na Figura 1 e na Figura 2. O cilindro a vácuo (6) na Figura 1 pode ser substituído com a caixa de vácuo (12) na Figura 2. O dispositivo de espalhamento de gás (5) na Figura 1 pode ser substituído com o dispositivo de espalhamento de gás (9, 10) na Figura 2. A caixa de vácuo (12) na Figura 2 pode ser substituída com o cilindro a vácuo (6) na Figura 1. O dispositivo de espalhamento de gás (9, 10) na Figura 2 pode ser substituído com o dispositivo de espalhamento de gás (5) na Figura 1.

[0023] Além do mais, um técnico no assunto percebe que a caixa de calor de IR para aquecimento do substrato de celulose pode ser substituída com um outro dispositivo de aquecimento adequado, por exemplo, um cilindro quente, microondas ou similares.

[0024] Em adição, o método é particularmente efetivo sobre papel ou sobre papelão, entretanto, outros substratos de celulose são possíveis, tais como têxteis feitos a partir de fibras de celulose.

[0025] Finalmente, os dispositivos de espalhamento de gás na Figura 1 e na Figura 2 são somente exemplos de como o espalhamento de gás pode ser feito. O técnico no assunto percebe que outras concretizações não mostradas para espalhar o gás de ácido graxo sobre um primeiro lado de um substrato são possíveis.

[0026] Portanto, embora a presente invenção tenha sido descrita em concordância com exemplificações específicas e concretizações preferidas, os técnicos no assunto irão apreciar que a presente invenção pode ser concretizada com um número de mudanças, de modificações e de variações, sendo conceptível sem afastamento do espírito inventivo da presente invenção, que é unicamente limitada no que se refere ao escopo de proteção conforme estabelecido pelas reivindicações.

Claims

1. Método para hidrofobização de um substrato de celulose (1), que compreende um primeiro lado e um segundo lado que se afasta do primeiro lado, caracterizado pelo fato de que o método compreende as etapas de: - secagem do substrato de celulose (1) para um teor seco acima de 80%, preferivelmente acima de 85%; - adição de um haleto de ácido graxo vaporizado ao primeiro lado do substrato de celulose (1) e, ao mesmo tempo, realizar: - sucção a vácuo no segundo lado do substrato de celulose (1), de maneira tal que o haleto de ácido graxo vaporizado penetre no substrato de celulose (1) em uma direção pré-determinada através do substrato de celulose (1).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o teor seco do substrato de celulose (1) é acima de 90%.

3. Método, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o haleto de ácido graxo é cloreto de palmitoil, C16.

4. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o substrato de celulose (1) é uma rede de papel ou de papelão.

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a rede de substrato de celulose (1) é uma rede de múltiplas camadas.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que o método adicionalmente compreende uma etapa de aquecimento do substrato de celulose (1), antes da adição do haleto de ácido graxo vaporizado.

7. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a etapa de aquecimento é desempenhada por aquecimento de infravermelho.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a sucção a vácuo é desempenhada por uma caixa de vácuo (11).

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que a sucção a vácuo é desempenhada por um cilindro rotativo a vácuo (6).