BR112018003329B1 - Partícula de polímero núcleo/casca, seu uso, composição e método para colagem de superfície, e produto celulósico - Google Patents

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Abstract

A presente invenção refere-se a uma partícula de polímero núcleo/casca para colagem de superfície de produtos celulósicos, em que o polímero núcleo e o polímero casca da partícula de polímero núcleo/casca são polimerizados de monômeros compreendendo, pelo menos, 40%, em peso, de monômeros selecionados de (met)acrilato C3-10-alquila ramificado, estireno, (met)acrilato de C1-10-alquila linear e acrilonitrila, com base no peso total dos monômeros da partícula de polímero núcleo/casca; desde que o polímero da partícula de polímero núcleo-casca compreenda pelo menos 40%, em peso, de (met) acrilato de C3-6-alquila ramificado e pelo menos 50% em peso combinado de (met)acrilato de C3-10-alquila ramificado e estireno, (met)acrilato de C1-10-alquila linear e/ou acrilonitrila, com base no peso total dos monômeros da partícula de polímero núcleo- casca.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO
[001] A presente invenção se refere à colagem da superfície de produtos celulósicos, como papel, e, em particular, a partículas de polímero núcleo/casca adequadas para colagem de superfície.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] A colagem é uma técnica que é tipicamente usada para controlar a absorção e/ou penetração de papel e outros produtos celulósicos por fluidos como água, composições levadas pela água e tintas. Papel e outros produtos celulósicos podem ser colados para uma grande variedade de graus e para uma variedade de propósitos.
[003] A colagem pode ser realizada antes do produto celulósico estar completamente formado pela adição de um agente de colagem interno diretamente à pasta de polpa aquosa para revestir as fibras da polpa ou após a formação dos produtos celulósicos acabados pela aplicação de agentes de colagem a pelo menos uma superfície do produto assim preenchendo os capilares do produto. A colagem de superfície é geralmente menos cara do que a colagem interna, como quase todo o agente de colagem é retido na superfície do produto tratado.
[004] Muitos materiais diferentes têm sido utilizados comercialmente por colagem de superfície, incluindo produtos sintéticos com base em copolímeros de estireno-anidrido maléico (SMA) e materiais que ocorrem naturalmente como cera e colagens internas, como anidrido alquenil succínico, dímero de alquila ceteno ou resina. Enquanto há uma variedade de sistemas de colagem de superfície conhecidos, há uma necessidade contínua para sistemas de colagem que proporcionam maior desempenho de colagem (por exemplo, absortividade de água inferior determinada pelo método de Cobb) sobre sistemas de colagem conhecidos.
BREVE DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO
[005] É, portanto, um objetivo da presente invenção fornecer um polímero para a colagem da superfície, de modo a atenuar as desvantagens dos sistemas de colagem. Os objetivos da invenção são alcançados pelas partículas de polímero núcleo/casca, um agente de colagem de superfície contendo as mesmas e métodos de utilização das mesmas que são caracterizados por aquilo que se afirma nas reivindicações independentes. As modalidades preferidas da invenção são divulgadas nas reivindicações dependentes.
[006] A invenção é baseada na constatação de que as partículas de polímero tendo uma estruturação núcleo/casca com uma formulação específica têm uma eficiência de colagem melhor do que as partículas de polímero contendo os mesmos monômeros em uma estrutura de polímero aleatória. A composição do polímero das presentes partículas de polímero núcleo/casca pode ser feita com uma polimerização livre de emulsificante.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
[007] A seguir a invenção será descrita em maior detalhe através de modalidades preferidas com referência aos desenhos, em que
[008] a figura 1 mostra a absortividade de água da superfície de papel colada com primeiro lote de diferentes composições de colagem; e
[009] a figura 2 mostra a absortividade de água da superfície de papel colada com segundo lote de diferentes composições de colagem. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO
[0010] A presente invenção fornece partículas de polímero núcleo/casca para a colagem de superfície de papel e outros produtos celulósicos, em que o núcleo do polímero e a casca do polímero da partícula de polímero núcleo/casca são polimerizadas a partir de monômeros compreendendo, pelo menos, 40%, de preferência pelo menos 50%, em peso, de monômeros selecionados de (met)acrilato de C3-10-alquila ramificado, como acrilato de terc-butila (t-BA), estireno, (met)acrilato de C1-10-alquila linear, como acrilato de n-butila (n-BA) e acrilonitrila (ACN), com base no peso total dos monômeros da partícula de polímero núcleo/casca;
[0011] desde que o polímero da partícula de polímero núcleo/casca seja composto por, pelo menos, 40%, de preferência pelo menos 50%, em peso, de (met)acrilato de C3-6-alquila ramificado e pelo menos 50%, de preferência, pelo menos 60%, mais ainda, de preferência, pelo menos 70%, em peso combinado de (met)acrilato de C3-10-alquila ramificado e estireno, (met)acrilato de C1-10-alquila linear e/ou acrilonitrila, com base no peso total dos monômeros da partícula de polímero núcleo/casca.
[0012] De preferência, o polímero núcleo e o polímero casca das partículas de polímero núcleo/casca são polimerizados de monômeros selecionados a partir de (met)acrilato de C3-6-alquila ramificado, como acrilato de terc-butila e/ou metacrilato de terc-butila, estireno, acrilato de C3-6-alquila linear, como acrilato de n-butila e acrilonitrila; mais de preferência de monômeros selecionados de acrilato de terc-butila, acrilato de n-butila e acrilonitrila.
[0013] Quando a razão de monômero do (met)acrilato de C3-10- alquila ramificado é reduzido abaixo de 40%, em peso, o desempenho de hidrofobia do polímero é significativamente reduzido.
[0014] Em comparação à composição das partículas das partículas de polímero aleatórias a estruturação núcleo/casca das partículas de polímero fornecidas fornece desempenho de colagem improvisado. Com a estruturação núcleo/casca é possível também substituir alguns dos (met)acrilatos de C3-10-alquila ramificados com um ou mais monômero(s) selecionado(s) a partir de estireno, (met)acrilato de C1-10- alquila linear, como acrilato de n-butila e acrilonitrila, e ainda mantem a eficiência de colagem. Além disso, constatou-se que os melhores resultados são obtidos quando o (met)acrilato de C3-10-alquila ramificado, em particular acrilato de terc-butila e/ou metacrilato de terc- butila, está localizado na casca de partículas do polímero.
[0015] Em um exemplo da presente invenção, a partícula de polímero núcleo/casca compreende (a) um polímero núcleo polimerizado de monômeros compreendendo, pelo menos, 25%, em peso, de monômeros selecionados de (met)-acrilato de C3-10-alquila ramificado, como acrilato de terc-butila e/ou metacrilato de terc-butila, estireno, (met)acrilato de C1-10-alquila linear, como acrilato de n-butila e acrilonitrila; e (b) um polímero casca polimerizado de monômeros compreendendo, pelo menos, 25%, mais de preferência, pelo menos, 30%, mais ainda de preferência, pelo menos, 50%, em peso, de (met)acrilato de C3-10-alquila ramificado com base no peso total dos monômeros da partícula de polímero núcleo/casca e em que o polímero casca de preferência encapsula o polímero núcleo.
[0016] De preferência, a partícula de polímero núcleo/casca compreende pelo menos 50% em peso de (met)acrilato de C3-10-alquila ramificado e pelo menos 75% em peso combinado de (met)acrilato de C3-10-alquila ramificado e acrilonitrila, com base no peso total dos monômeros da partícula de polímero núcleo/casca. Em particular, o polímero núcleo/casca compreende pelo menos 60%, mais de preferência pelo menos 75%, em peso, de (met)acrilato de C3-10-alquila ramificado, de preferência (met)acrilato de C3-6-alquila ramificado, de preferência acrilato de terc-butila e/ou metacrilato de terc-butila, com base no peso total dos monômeros da partícula de polímero núcleo/casca.
[0017] O melhor desempenho de colagem é obtido quando a casca da partícula do polímero núcleo/casca, por exemplo, o polímero casca compreende pelo menos 50%, mais de preferência pelo menos 75%, em peso, de (met)acrilato de C3-10-alquila ramificado, de preferência (met)acrilato de C3-6-alquila ramificado, de preferência acrilato de terc- butila e/ou metacrilato de terc-butila, com base no peso total dos monômeros do polímero casca.
[0018] O núcleo da partícula de polímero núcleo/casca, ou seja, o polímero núcleo, de preferência, compreende 50% a 100%, mais de preferência de 80 a 100%, em peso, de monômeros selecionados de (met)acrilato de C3-10-alquila ramificado, como acrilato de terc-butila e/ou metacrilato de terc-butila, estireno, (met)-acrilato de C1-10-alquila linear, como acrilato de n-butila e acrilonitrila, e qualquer uma das suas misturas, com base no peso total dos monômeros do polímero núcleo. A presença de acrilonitrila permite menor razão de monômero de (met)acrilato de C3-10-alquila ramificado do que a presença de (met)acrilato de C1-10-alquila linear, embora uma porção de (met) acrilato de C3-10-alquila ramificado possa ser substituída pelo (met)acrilato de C1-10-alquila linear sem mudança significativa na eficiência de colagem.
[0019] Os monômeros da partícula de polímero núcleo/casca podem ser fornecidos em diferentes combinações, desde que as partículas de polímero tendo uma construção do tipo "núcleo/casca" sejam obtidas. Assim, a composição do monômero pode ser alterada como um gradiente ou em sequências, de preferência em sequência.
[0020] A razão do peso dos monômeros de polímero núcleo para o peso dos monômeros de polímero casca é preferencialmente a partir de 75:25 a 25:75. Com polímeros núcleo/casca livre de estireno, uma casca mais grossa, em especial uma casca de acrilato terc-butila, melhora o desempenho de colagem. Para um desempenho ideal o polímero casca tem uma temperatura de transição vítrea de 35 a 75°C, de preferência de 40 a 65°C. Além disso, para um desempenho ideal, o polímero núcleo possui uma temperatura de transição vítrea abaixo de 75°C, de preferência abaixo de 65°C.
[0021] Em um exemplo particularmente vantajoso da presente partícula de polímero núcleo/casca, o monômero de (met)acrilato de C3- 10-alquila ramificado é (met)acrilato de C3-6-alquila ramificado, como acrilato de terc-butila e/ou metacrilato de terc-butila, mais de preferência (met)acrilato de C3-6-alquila ramificado, com mais preferência acrilato de terc-butila.
[0022] O polímero núcleo e o polímero casca da partícula de polímero núcleo/casca são normalmente polimerizados de monômeros em presença de amido degradado ou polímero natural ou sintético solúvel em água. O amido degradado, normalmente, tem peso molecular de Mn de 500 para 10000. Os monômeros são preferencialmente dispersões polimerizadas, como a suspensão ou emulsão polimerizada, para formar a partícula de polímero núcleo/casca desejada. De preferência, as partículas de polímero núcleo/casca são obtidas por polimerização de dispersão radicalmente iniciada na presença de amido degradado e/ou polímero natural ou sintético solúvel em água, de preferência amido degradado. O termo "peso total dos monômeros de partícula de polímero núcleo/casca" se refere assim apenas à quantidade dos monômeros polimerizáveis e exclui a quantidade de amido degradado e polímero natural ou sintético solúvel em água na composição. Normalmente, a quantidade de amido degradado e/ou polímero natural ou sintético solúvel em água varia de 10 a 60%, de preferência 15 a 40%, por peso, do peso do conteúdo sólido total de partícula de polímero núcleo/casca, ou seja, a soma de monômeros e amido degradado e polímero natural ou sintético solúvel em água é de 100%. A polimerização de monômeros é preferencialmente realizada na ausência de emulsionantes de baixo peso molecular, em particular, os selecionados de alcanossulfonato de sódio, dodecilssulfonato de sódio, dodecilbenzenossulfonato de sódio, ésteres sulfosuccínico, éteres de poliglicol de álcool graxo, éteres de alquil arila poliglicol, e similares.
[0023] Os métodos de polimerização núcleo/casca são geralmente conhecidos por um versado na técnica. A preparação das partículas de polímero núcleo/casca pode ser feita, por exemplo, por dispersão de amido de batata degradado em água aquecida e, em seguida, alimentando os monômeros desejados em duas etapas: primeiro monômero(s) de núcleo e, em seguida, monômero(s) de casca com uma alimentação simultânea de peróxido de hidrogênio. Após o resfriamento e a extinção da reação, a filtração fornece uma dispersão finamente dividida compreendendo as partículas de polímero núcleo/casca desejadas.
[0024] A polimerização pode ser realizada na presença de um sistema redox solúvel em água com ligação de enxerto para iniciar a polimerização. Sistemas adequados incluem sistemas redox compreendendo peróxido de hidrogênio e íons de metais pesados como cério, manganês ou sais de ferro(II).
[0025] A distribuição do tamanho de partículas D50 das partículas de polímero núcleo/casca é preferencialmente abaixo de 110 nm.
[0026] Mais indicado aqui é uma composição de colagem de superfície compreendendo partículas de polímero núcleo/casca, conforme definido aqui. A composição de colagem da superfície é normalmente fornecida em um veículo de líquido aquoso, como uma solução aquosa ou dispersão, embora pequenas quantidades de solventes orgânico solúveis em água ou miscíveis podem também estar presentes. A composição de colagem de superfície normalmente inclui, junto com os compostos de colagem, amido, que pode ser aniônico, não iônico, anfotérico ou catiônico, de preferência, amido aniônico. A concentração de amido é de preferência de 1% a 30%, mais de preferência de 5 a 25% e o agente de colagem, ou seja, a partícula de polímero núcleo/casca, a concentração é de 0,1 a 20%, em peso, de preferência de 0,5 a 5,0%, em peso, com base no peso de amido seco.
[0027] As técnicas específicas utilizadas para colagem de papel e outros produtos celulósicos, como papelão, incluem, mas não estão limitadas a, essas técnicas que são comumente empregadas na fabricação de papel para aplicar a composição de colagem ao produto à base de celulose. Por exemplo, a composição de colagem aquosa pode ser aplicada à superfície do papel utilizando uma “poça” ou prensa de colagem de filme ou uma prensa de colagem usando uma calandra ou uma lâmina de faca. Alternativamente, a composição de colagem pode ser pulverizada na manta de papel ou ser aplicada por imersão do papel na composição de colagem de superfície aquosa. Papel ou outros produtos celulósicos tratados com a solução de colagem de superfície é seguida secada em temperaturas elevadas, normalmente a temperatura do papel é de 80 a 110°C. Secagem da manta de papel é suficiente para levar a colagem de superfície e a resistência da superfície ao pleno desenvolvimento.
[0028] A composição de colagem divulgada aqui também pode ser utilizada em conjunto com ou em série com outros aditivos convencionalmente usados na produção de papel e outros produtos celulósicos. Tais aditivos adicionais comumente conhecidos na técnica incluem, mas não estão limitados a, corantes, pigmentos inorgânicos e cargas, agentes anti-ondulação, componentes convencionais adicionais como surfactantes, plastificantes, umectantes, eliminador de espuma, absorvedores UV, potencializadores de solidez da luz, dispersantes poliméricos, mordentes de corante, branqueadores ópticos, e agentes de nivelamento.
[0029] A presente invenção fornece ainda um método de colagem de superfície de produtos celulósicos, em particular papel, compreendendo a aplicação de pelo menos a uma superfície do produto celulósico uma composição de colagem compreendendo partículas de polímero núcleo/casca, conforme definido aqui. Consequentemente ainda fornecido aqui é uma superfície de papel colada com partículas de polímero núcleo/casca, conforme aqui definido, ou uma composição de colagem de superfície conforme definido aqui.
[0030] O papel ou outros produtos celulósicos no qual a composição de colagem de superfície é aplicada podem variar amplamente e é independente do tipo de pasta usada para fazer o papel. As composições de colagem de superfície divulgadas aqui são adequadas para a preparação de papel colado de qualquer espessura de qualquer tipo e, portanto, aplicável aos papéis ou papelões obtidos a partir de qualquer polpa de papel específica e suas misturas.
[0031] O papel ou outros produtos celulósicos também podem conter aditivos como cargas, corantes, agentes de reforço de papel, melhoradores de taxa de drenagem e agentes internos de colagem.
[0032] A absortividade de água de papel colado de superfície com a composição de colagem de superfície pode ser determinada usando o método de Cobb 60, ISO 535:1991(E), a 23°C, umidade relativa de 50%.
EXEMPLOS Exemplo 1
[0033] 57,25 g de um amido de batata degradado oxidativamente (Perfectamyl A 4692) foi dispersado com agitação em 329 g de água desmineralizadora em um reator de vidro de 1 l com uma camisa de refrigeração/aquecimento sob atmosfera de nitrogênio. O amido foi dissolvido pelo aquecimento da mistura a 85°C e cozimento a 85°C por 30 minutos. Após a dissolução do amido ser completa, 28,6 g de solução aquosa a 0,66 % de sulfato ferroso heptahidratado (II) foi adicionada no reator. Depois de 10 minutos, 3,3 g de peróxido de hidrogênio a 30% foi adicionado. Após 10 minutos, a degradação do amido foi completa. Então, 167,4 g de água desmineralizadora aquecida foi adicionada ao reator. Após a temperatura ser estabilizada a 85°C, a alimentação do produto químico foi iniciada. Os monômeros foram alimentados em duas etapas: 83,7 g de mistura de acrilato de n-butila e acrilonitrila (1:1) foi primeiro alimentada durante 60 minutos. Em seguida, 83,7 g de acrilato de terc-butila foi alimentado durante 60 minutos. 48,8 g de solução de peróxido de hidrogênio a 10 % foi alimentada simultaneamente com as alimentações de monômero durante 120 min. A temperatura do reator foi mantida a 85°C durante as alimentações e 15 minutos depois para pós-polimerização. Em seguida a mistura foi resfriada a 60°C e 5,2 g de solução de hidroperóxido de terc-butila a 11,7% foi adicionada por gotejamento no reator. A temperatura foi mantida a 60°C por mais 60 min. Posteriormente, foi realizada a refrigeração a 40°C e 5,9 g de solução de sal de sódio do ácido etilenodiaminotetracético (EDTA-Na) a 10% foi adicionada, seguido pelo ajuste do pH para 6 com solução de hidróxido de sódio a 25% e resfriamento até a temperatura ambiente. A filtração foi realizada usando um pano de filtro de 100 μm. Uma dispersão finamente dividida com um teor de sólido de 26,5% é obtida. Exemplo 2
[0034] O Exemplo 1 foi repetido com 83,7 g de uma mistura de acrilato de n-butila e estireno (1:1 peso) na primeira alimentação de monômero e 83,7 g de acrilato de terc-butila na segunda alimentação de monômero. A primeira alimentação foi alimentada em 60 minutos e a segunda em 60 minutos. Uma dispersão finamente dividida com um teor de sólido de 26,7% é obtida.
Exemplo 3
[0035] O Exemplo 1 foi repetido com 41,9 g de acrilato de n-butila na primeira alimentação de monômero e 125,6 g de acrilato de terc- butila na segunda alimentação de monômero. A primeira alimentação foi alimentada em 30 minutos e a segunda em 90 minutos. Uma dispersão finamente dividida com um teor de sólido de 26,7% é obtida. Exemplo 4
[0036] O Exemplo 1 foi repetido com 41,9 g de acrilato de n-butila na primeira alimentação de monômero e 125,6 g de acrilato de terc- butila na segunda alimentação de monômero. A primeira alimentação foi alimentada em 15 minutos e a segunda metade em 45 minutos. A segunda alimentação foi iniciada 15 minutos após a primeira alimentação. 1/3 da segunda alimentação foi alimentada em 45 minutos, simultaneamente com a primeira alimentação de monômero. Após estes 2/3 da segunda alimentação de monômero foi alimentada em 60 minutos. Uma dispersão finamente dividida com um teor de sólido de 26,8% é obtida.
Exemplo 5
[0037] 60,6 g de um amido de batata degradado oxidativamente (Perfectamyl A 4692) foi dispersado com agitação em 348 g de água desmineralizadora em um reator de vidro de 1 l com uma camisa de refrigeração/aquecimento sob atmosfera de nitrogênio. O amido foi dissolvido pelo aquecimento da mistura a 85°C e cozimento a 85°C por 30 minutos. Após a dissolução do amido ser completa, 30,2 g de solução aquosa de força a 0,66% de sulfato ferroso heptahidratado (II) foi adicionada no reator. Depois de 10 minutos, 3,3 g de peróxido de hidrogênio a 30% foi adicionado. Após 10 minutos, a degradação do amido foi completa. Então, 177,1 g de água desmineralizadora aquecida foi adicionada ao reator. Após a temperatura ser estabilizada a 85°C, a alimentação do produto químico foi iniciada. Os monômeros foram alimentados em duas etapas: 106,3 g de acrilato de terc-butila foi alimentado primeiro durante 72 minutos. 70,8 g de uma mistura de acrilato de n-butila e estireno (22:78 peso) na primeira alimentação de monômero e 106,3 g de acrilato de terc-butila na segunda alimentação de monômero. A primeira alimentação foi alimentada em 48 minutos e a segunda em 72 minutos. 48,8 g de solução de peróxido de hidrogênio a 10% foi alimentada simultaneamente com as alimentações de monômero durante 120 min. A temperatura do reator foi mantida a 85°C durante as alimentações e 15 minutos depois para pós-polimerização. Em seguida a mistura foi resfriada a 60°C e 5,5 g de solução de hidroperóxido de terc-butila a 11,7% foi adicionada por gotejamento no reator. A temperatura foi mantida a 60°C por mais 60 min. Posteriormente, foi realizada a refrigeração a 40°C e 6,2 g de solução de sal de sódio do ácido etilenodiaminotetracético (EDTA-Na) a 10% foi adicionada, seguido pelo ajuste do pH para 6 com solução de hidróxido de sódio a 25% e resfriamento até a temperatura ambiente. A filtração foi realizada usando um pano de filtro de 100 μm. Uma dispersão finamente dividida com um teor de sólidos de 26,5% é obtida.
Exemplo 6
[0038] 60,6 g de um amido de batata degradado oxidativamente (Perfectamyl A 4692) foi dispersado com agitação em 348 g de água desmineralizadora em um reator de vidro de 1 l com uma camisa de refrigeração/aquecimento sob atmosfera de nitrogênio. O amido foi dissolvido pelo aquecimento da mistura a 85°C e cozimento a 85°C por 30 minutos. Após a dissolução do amido ser completa, 30,2 g de solução aquosa de força a 0,66% de sulfato ferroso heptahidratado (II) foi adicionada no reator. Depois de 10 minutos, 3,5 g de peróxido de hidrogênio a 30% foi adicionado. Após 10 minutos, a degradação do amido foi completa. Então, 177,1 g de água desmineralizadora aquecida foi adicionada ao reator. Após a temperatura ser estabilizada a 85°C, a alimentação do produto químico foi iniciada. Os monômeros foram alimentados em duas etapas: 35,4 g de acrilato de terc-butila foi alimentado primeiro durante 24 minutos. Em seguida, 141,7 g de mistura de acrilato de n-butila e estireno (1:3 peso) foi alimentada durante 96 minutos. 51,6 g de solução de peróxido de hidrogênio a 10 % foi alimentada simultaneamente com as alimentações de monômero durante 120 min. A temperatura do reator foi mantida a 85°C durante as alimentações e 15 minutos depois para pós-polimerização. Em seguida a mistura foi resfriada a 60°C e 5,5 g de solução de hidroperóxido de terc-butila a 11,7% foi adicionada por gotejamento no reator. A temperatura foi mantida a 60°C por mais 60 min. Posteriormente, foi realizada a refrigeração a 40°C e 6,2 g de solução de sal de sódio do ácido etilenodiaminotetracético (EDTA-Na) a 10% foi adicionada, seguido pelo ajuste do pH para 6 com solução de hidróxido de sódio a 25% e resfriamento até a temperatura ambiente. A filtração foi realizada usando um pano de filtro de 100 μm. Uma dispersão finamente dividida com um teor de sólido de 26,5% é obtida.
Exemplo 7
[0039] 60,6 g de um amido de batata degradado oxidativamente (Perfectamyl A 4692) foi dispersado com agitação em 348 g de água desmineralizadora em um reator de vidro de 1 l com uma camisa de refrigeração/aquecimento sob atmosfera de nitrogênio. O amido foi dissolvido pelo aquecimento da mistura a 85°C e cozimento a 85°C por 30 minutos. Após a dissolução do amido ser completa, 30,2 g de solução aquosa de força a 0,66% de sulfato ferroso heptahidratado (II) foi adicionada no reator. Depois de 10 minutos, 3,3 g de peróxido de hidrogênio a 30% foi adicionado. Após 10 minutos, a degradação do amido foi completa. Então, 177,1 g de água desmineralizadora aquecida foi adicionada ao reator. Após a temperatura ser estabilizada a 85°C, a alimentação do produto químico foi iniciada. Os monômeros foram alimentados em duas etapas: 106,3 g de acrilato de terc-butila foi alimentado primeiro durante 72 minutos. Em seguida, 70,8 g de mistura de acrilato de n-butila e estireno (1:2 peso) foi alimentada durante 48 minutos. 48,8 g de solução de peróxido de hidrogênio a 10 % foi alimentada simultaneamente com as alimentações de monômero durante 120 min. A temperatura do reator foi mantida a 85°C durante as alimentações e 15 minutos depois para pós-polimerização. Em seguida a mistura foi resfriada a 60°C e 5,5 g de solução de hidroperóxido de terc-butila a 11,7% foi adicionada por gotejamento no reator. A temperatura foi mantida a 60°C por mais 60 min. Posteriormente, foi realizada a refrigeração a 40°C e 6,2 g de solução de sal de sódio do ácido etilenodiaminotetracético (EDTA-Na) a 10% foi adicionada, seguido pelo ajuste do pH para 6 com solução de hidróxido de sódio a 25% e resfriamento até a temperatura ambiente. A filtração foi realizada usando um pano de filtro de 100 μm. Uma dispersão finamente dividida com um teor de sólido de 25,9% é obtida.
Exemplo Comparativo 1 (CE1)
[0040] 57,25 g de um amido de batata degradado oxidativamente (Perfectamyl A 4692) foi dispersado com agitação em 329 g de água desmineralizadora em um reator de vidro de 1 l com uma camisa de refrigeração/aquecimento sob atmosfera de nitrogênio. O amido foi dissolvido pelo aquecimento da mistura a 85°C e cozimento a 85°C por 30 minutos. Após a dissolução do amido ser completa, 28,6 g de solução aquosa de força a 0,66% de sulfato ferroso heptahidratado (II) foi adicionada no reator. Depois de 10 minutos, 3,3 g de peróxido de hidrogênio a 30% foi adicionado. Após 10 minutos, a degradação do amido foi completa. Então, 167,4 g de água desmineralizadora aquecida foi adicionada ao reator. Após a temperatura ser estabilizada a 85°C, a alimentação do produto químico foi iniciada. 167,5 g de uma mistura de acrilato de n-butila e acrilato de terc-butila (1:3 peso) foi alimentada durante 120 minutos. 48,8 g de solução de peróxido de hidrogênio a 10% foi alimentada simultaneamente com a alimentação de monômero durante 120 min. A temperatura do reator foi mantida a 85°C durante as alimentações e 15 minutos depois para pós-polimerização. Em seguida a mistura foi resfriada a 60°C e 5,2 g de solução de hidroperóxido de terc-butila a 16,7% foi adicionada por gotejamento no reator. A temperatura foi mantida a 60°C por mais 60 min. Posteriormente, foi realizada a refrigeração a 40°C e 5,9 g de solução de sal de sódio do ácido etilenodiaminotetracético (EDTA-Na) a 10% foi adicionada, seguido pelo ajuste do pH para 6 com solução de hidróxido de sódio a 25% e resfriamento até a temperatura ambiente. A filtração foi realizada usando um pano de filtro de 100 μm. Uma dispersão finamente dividida com um teor de sólido de 26,8% é obtida.
Exemplos de teste
[0041] Uma série de tamanhos de superfície e formula foram testadas para aplicação do tamanho da superfície utilizando cartões de revestimento de fibra reciclada internamente não colados com peso da base de ca. 120 e 100 g/m2. Prensas para colagem Mathis foram usadas nesses testes. A colagem da superfície foi adicionada a solução de amido (C*filme 07311) de colagem da superfície a 15% de referência para o peso de base de 120 g/m2 ou séries de teste do Exemplo número 1 e 18% de referência de teor de sólidos para o peso de base de 100 g/m2 ou séries de teste do Exemplo número 2. Polímeros hidrofóbicos foram adicionados em concentrações de 1,5, 3,0 e 4,5% de peso. Foram realizados testes de colagem em 70°C de temperatura. Temperatura da linha de contato da prensa de colagem foi medida com tiras indicadoras de temperatura Reatec N°1 e a temperatura do banho de água para rolos da prensa de colagem foi ajustada para obter a temperatura desejada. As folhas foram rodadas através de uma prensa de colagem horizontal a 2 m/min (2 Bar). As folhas foram secadas a 95°C 1 min/lado usando um secador de contato ou um secador tambor. A temperatura dos secadores foi ajustada utilizando tiras indicadoras de temperatura Reatec N°82. A eficiência de colagem foi determinada pela medição do grau de colagem Cobb60 de acordo com a norma ISO 535:1991(E), a 23°C e 50% de umidade relativa.
[0042] Os tamanhos de partículas das amostras foram medidos usando dispositivo Zetasizer Nano. As temperaturas de transição vítrea das amostras foram medidas a partir de amostras liofilizadas, utilizando um calorímetro de varredura diferencial (DSC). Os teores de sólidos das novas colagens de superfície foram medidos utilizando um analisador de umidade de halogênio da Mettler Toledo.
[0043] As composições das colagens testadas são mostradas na Tabela 1 e Tabela 2. A figura 1 e figura 2 mostram a absortividade de água da superfície de papel colada com as diferentes composições de colagem. Das composições de monômero testadas compreendendo acrilato de terc-butila no polímero casca deu os melhores resultados. Tabela 1. Testes de colagem com linha de base número 1, peso de base de 120 g/m2 e polímeros núcleo/casca CE1, 1, 2, 3 e 4.
Figure img0001
*excluindo amido Tabela 2. Testes de colagem com linha de base número 2, peso de base de 100 g/m2 e polímeros núcleo/casca 5, 6 e 7.
Figure img0002
*excluindo amido
[0044] Será óbvio para um versado na técnica que, à medida que a tecnologia avança, o conceito inventivo pode ser implementado de várias formas. A invenção e as suas modalidades não estão limitadas aos exemplos descritos acima, mas podem variar dentro do escopo das reivindicações.

Claims (12)

1. Partícula de polímero núcleo/casca para colagem de superfície dos produtos celulósicos, caracterizada pelo fato de que o polímero núcleo e o polímero casca da partícula de polímero núcleo/casca são polimerizados a partir de monômeros selecionados dentre acrilato de terc-butila, acrilato de n-butila e acrilonitrila; com condição de que o polímero da partícula de polímero núcleo/casca compreenda pelo menos, 40%, em peso, de acrilato de terc-butila, com base no peso total dos monômeros da partícula de polímero núcleo/casca; sendo que o polímero núcleo e o polímero casca, da partícula de polímero núcleo/casca, são polimerizados a partir de monômeros na presença de amido degradado.
2. Partícula de polímero núcleo/casca, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o polímero núcleo/casca compreende pelo menos 50% em peso de acrilato de terc-butila e pelo menos 75% em peso total de acrilato de terc-butila e acrilonitrila, com base no peso total dos monômeros da partícula de polímero núcleo/casca.
3. Partícula de polímero núcleo/casca, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o polímero núcleo/casca compreende pelo menos 60% em peso de acrilato de terc- butila com base no peso total dos monômeros da partícula de polímero núcleo/casca.
4. Partícula de polímero núcleo/casca, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a razão do peso dos monômeros de polímero núcleo para o peso dos monômeros de polímero casca é preferencialmente a partir de 75:25 a 25:75.
5. Partícula de polímero núcleo/casca, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que o polímero casca tem uma temperatura de transição vítrea de 35 a 75°C, ou de 40 a 65°C.
6. Partícula de polímero núcleo/casca, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que o polímero núcleo tem uma temperatura de transição vítrea abaixo de 75°C, ou abaixo de 65°C.
7. Polímero núcleo/casca, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a distribuição de tamanho de partícula D50 da partícula de polímero núcleo/casca está abaixo de 110 nm.
8. Composição para colagem de superfície, caracterizada pelo fato de que compreende o polímero núcleo/casca, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7.
9. Composição para colagem de superfície, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que compreende ainda amido, de preferência, amido aniônico.
10. Produto celulósico, caracterizado pelo fato de que é uma colagem de superfície com partículas de polímero núcleo/casca, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, ou com uma composição de colagem de superfície, como definida na reivindicação 8 ou 9.
11. Método para colagem de superfície de produtos celulósicos, em particular papel, caracterizado pelo fato de que compreende a aplicação de pelo menos uma superfície do produto celulósico à composição de colagem compreendendo partículas de polímero núcleo/casca, como definido na reivindicação 8 ou 9.
12. Uso de um polímero núcleo/casca, como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 7, ou de uma composição de colagem de superfície, como definida na reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que é para colagem de superfície de um produto celulósico, em particular, papel.
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