BR112018007809B1 - Composição de agente de resistência a seco, método para melhorar a força a seco de papel, e, uso de uma composição - Google Patents

Composição de agente de resistência a seco, método para melhorar a força a seco de papel, e, uso de uma composição Download PDF

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Abstract

COMPOSIÇÃO DE AGENTE DE RESISTÊNCIA A SECO, MÉTODO PARA MELHORAR A FORÇA A SECO DE PAPEL, E, USO DE UMA COMPOSIÇÃO. Trata-se de uma composição de agente de resistência a seco, uso de um polímero catiônico que contém amina para melhorar a força a seco de papel, e um método para melhorar a força a seco de papel. A composição de agente de resistência a seco inclui pelo menos dois componentes. O primeiro componente é um polímero catiônico que contém amina e o segundo componente pode ser um ou mais polímeros anfotéricos ou aniônicos.

Description

CAMPO DA TÉCNICA
[001] A presente revelação refere-se a uma composição de agente de resistência a seco e o uso de um polímero catiônico que contém amina para melhorar a força a seco de papel.
ANTECEDENTES DA INVENÇÃO
[002] Um processo típico de fabricação de papel inclui as etapas de: 1) submeter madeira a polpação ou alguma outra fonte de fibras de fabricação de papel; 2) produzir um tapete de papel da polpa, sendo que o tapete de papel é uma pasta fluida aquosa de fibra celulósica que também pode conter aditivos tais como cargas ou pigmentos minerais inorgânicos; 3) depositar essa pasta fluida em um fio ou tecido de fabricação de papel em movimento; 4) formar uma folha dos componentes sólidos da pasta fluida drenando-se a água; 5) pressionar e secar a folha para remover adicionalmente água, e 6) potencialmente remolhar a folha seca passando-se a mesma através de uma prensa de colagem e secar adicionalmente a mesma para formar um produto de papel.
[003] Quando se conduz um processo de fabricação de papel, inúmeras preocupações precisam ser consideradas para assegurar a qualidade do produto final de papel. Por exemplo, quando drena a água da pasta fluida, fibras e aditivos químicos devem ser retidos tanto quanto possível ao invés de fluir em afastamento com a água. De modo similar, a folha final deve ter resistência a úmido e resistência a seco adequadas. A resistência a seco de papel geralmente inclui, por exemplo, ligações internas, resistência à tração a seco, e resistência a ruptura.
[004] Os documentos de Patente no U.S. 8.465.623, no U.S. 7.125.469, no U.S. 7.615.135 e no U.S. 7.641.776, que são incorporados no presente documento a título de referência em sua totalidade, apresentam alguns materiais que podem ser usados como agentes de resistência a seco. Esses agentes podem ser adicionados à pasta fluida para aumentar as propriedades de resistência da folha final. Esses agentes devem ser capazes de aprimorar a drenagem de maquinário de papel sem interferir ou prejudicar a eficácia de outros aditivos adicionados em um processo de fabricação de papel.
[005] Os agentes de resistência a seco comumente usados incluem polímeros naturais, tais como amido catiônico, carboximetil celulose (CMC) e goma guar, e polímeros sintéticos, tais como poliacrilamida (catiônico, aniônico e anfotérico), poliacrilamidas glioxaladas (GPAMs) e polivinilaminas. Na categoria de poliacrilamida funcionalizada de di-aldeído, poliacrilamida glioxalada (GPAM), preparada de glioxal e uma estrutura de poliacrilamida, é o agente de resistência a seco mais comumente usado.
[006] Poliacrilamidas funcionalizadas de di-aldeído aniônicas, anfotéricas e catiônicas (na maioria GPAMs) podem normalmente ser usadas sozinhas (consultar, por exemplo, documento no WO 00/11046, no U.S. 7.641.766 e no U.S. 7.901.543, sendo que todas as quais são incorporadas no presente documento a título de referência em sua totalidade). No entanto, agentes individuais de resistência a seco normalmente não cumprem com todas as exigências necessárias, então agentes de resistência a seco complexos são desenvolvidos. Por exemplo, a Publicação de Pedido de Patente no U.S. 2008/0196851, que é incorporada no presente documento a título de referência, fornece um método para aprimorar a força a seco de papel em que uma composição que compreende pelo menos dois tipos de agentes de resistência a seco é usada. O primeiro agente de resistência a seco corresponde a um produto de degradação de Hoffmann que deriva de um polímero-base que contém pelo menos um monômero não iônico enquanto o segundo agente de resistência a seco corresponde a um polímero com uma densidade de carga aniônica maior do que 0,1 meq/g. No entanto, o custo de produto é alto por causa do uso de um produto de degradação de Hoffmann, que é preparado por um processo complicado.
BREVE SUMÁRIO
[007] Em pelo menos uma modalidade da presente revelação, é fornecida uma composição de agente de resistência a seco. A composição compreende pelo menos dois componentes. O primeiro componente é um polímero catiônico que contém amina e o segundo componente é um ou mais polímeros selecionado dentre polímeros aniônicos, anfotéricos e não carregados e/ou compostos macromoleculares naturais. Em certas modalidades, o segundo componente compreende um polímero aniônico e/ou um polímero anfotérico.
[008] Modalidades adicionais da presente revelação se referem ao uso de uma composição para aprimorar a força a seco de papel, em que a composição compreende um polímero catiônico que contém amina e um polímero aniônico e/ou um polímero anfotérico.
[009] Em ainda outras modalidades, a presente revelação fornece métodos para melhorar a força a seco de papel no processo de fabricação de papel.
BREVE DESCRIÇÃO DA FIGURA DE DESENHO
[0010] A Figura 1 retrata um gráfico que mostra a combinação de química de resistência a seco de amina / polímero aniônico tem um desempenho melhor do que uma combinação de química de resistência a seco catiônica / polímero aniônico.
DESCRIÇÃO DETALHADA
[0011] A presente revelação refere-se métodos e composições de agente de resistência a seco para aumentar a resistência a seco de uma folha ou um substrato de papel. Os inventores constataram de modo inesperado que ao se adicionar uma composição de agente de resistência a seco que compreende um primeiro polímero catiônico que contém amina e um segundo polímero aniônico e/ou anfotérico em um ou mais pontos de alimentação do processo de fabricação de papel, a força a seco de papel pode ser melhorada de modo surpreendente até um nível muito maior do que ao usar cada um dos componentes sozinhos.
[0012] O primeiro componente da composição de agente de resistência a seco da invenção é um polímero catiônico que contém amina. O polímero representativo que contém amina pode ter um peso molecular maior do que cerca de 5.000 g/mol, preferencialmente maior do que cerca de 10.000 g/mol, mas preferencialmente abaixo de cerca de 5.000.000 g/mol, mais preferencialmente abaixo de cerca de 2.000.000 g/mol. Pelo menos cerca de 1% em mol e até cerca de 99% em mol, preferencialmente cerca de 5 até cerca de 80% em mol e mais preferencialmente cerca de 10 até cerca de 60% em mol de monômeros do polímero são monômeros secundários polimerizados que contêm amina, tais como monômeros secundários de vinila ou alila que contêm amina. O polímero catiônico que contém amina pode ter a densidade de carga catiônica maior do que cerca de 0,1 e abaixo de cerca de 23 meq/g, tal como entre cerca de 0,3 e cerca de 15 meq/g. Nas modalidades, os polímeros catiônicos que contêm amina têm pesos moleculares de cerca de 200.000 até cerca de 1.500.000 g/mol.
[0013] Em certas modalidades, o polímero catiônico que contém amina inclui um polímero unidades de repetição de monômero com base em amina distribuídas aleatoriamente derivado de pelo menos uma das estruturas a seguir: Fórmulas I, II e/ou as formas de sal das mesmas:
Figure img0001
em que R pode ser hidrogênio ou alquila C1a C20; R1, R2, R3, R4, R5, R6 são selecionados independentemente dentre hidrogênio, alquila C1 a C20 ou alcoxialquila C1 a C20. Em certas modalidades, os grupos R, R1, R2, R3, R4, R5, R6 são selecionados independentemente dentre alquila C1a C10, preferencialmente alquila C1 a C3, mais preferencialmente metil ou etil.
[0014] Em outras modalidades, pelo menos cerca de 1 até cerca de 99% em mol, preferencialmente cerca de 10 até cerca de 80% em mol, mais preferencialmente cerca de 10 até cerca de 60% em mol de monômeros do polímero, com base no polímero que contém amina, são monômeros secundários de vinila ou alila que contêm amina, tal como os monômeros à base de amina das fórmulas acima I, II e/ou formas de sal das mesmas.
[0015] Em relação às formas de sal das fórmulas I e II, sais de amônio ou sais de metal mono- ou bivalentes, tais como sais de metal alcalino ou sais de metal alcalino terroso ou sais de amônio, podem ser usadas.
[0016] Preferencialmente, os monômeros à base de amina são dialil aminas ou dialil aminas substituídas, tais como as mesmas da fórmula II. Além dos monômeros das fórmulas I, II e/ou formas de sal das mesmas, os polímeros que contêm amina de acordo com a presente revelação podem compreender pelo menos um monômero de adição de vinilo que inclui comonômeros não iônicos e catiônicos. Preferencialmente, os polímeros que contêm amina de acordo com a presente revelação são formados pelos monômeros das fórmulas I, II e/ou formas de sal das mesmas e comonômeros não iônicos, ou pelos monômeros das fórmulas I, II e/ou formas de sal das mesmas, comonômeros não iônicos e comonômeros catiônicos. A quantidade dos comonômeros não iônicos pode variar entre cerca de 1 até cerca de 99% em mol, com base no copolímero que contém amina.
[0017] Comonômeros representativos não iônicos incluem acrilamida, metacrilamida, N,N-dimetilacrilamida, N,N-dietilacrilamida, N- isopropilacrilamida, N-vinilformamida, N-vinilmetilacetamida, N-vinil pirrolidona, metacrilato de hidroxietila, acrilato de hidroxietila, acrilato de hidroxipropila, metacrilato de hidroxipropila, N-t-butilacrilamida, N- metilolacrilamida, acetato de vinilo, álcool vinílico, monômeros similares e combinações dos mesmos. Em certas modalidades, o comonômero não iônico é acrilamida ou metacrilamida.
[0018] Comonômeros representativos catiônicos podem incluir, por exemplo, acrilatos e metacrilatos de dialquilaminoalquila e seus sais quaternários ou de ácido que incluem, mas não limitadamente, sal quaternário de cloreto de dimetilamino etil acrilato de metilo (“DMAEA^MCQ”), sal quaternário de sulfato de dimetilaminoetil acrilato de metilo, sal quaternário de cloreto de dimetilaminoetil acrilato de benzila, sal de ácido sulfúrico de acrilato de dimetilamonietila, sal de ácido clorídrico de acrilato de dimetilamonietila, sal quaternário de cloreto de metila de metacrilato de dimetilaminoetila, sal quaternário de sulfato de metila de metacrilato de dimetilaminoetila, sal quaternário de cloreto benzílico de metacrilato de dimetilaminoetila, sal de ácido sulfúrico de metacrilato de dimetilaminoetila, sal de ácido clorídrico de metacrilato de dimetilaminoetila, dialquilaminoalquilacrilamidas ou metacrilamidas e seus sais quaternários ou de ácido tais como cloreto de acrilamidopropiltrimetilamônio, sal quaternário de sulfato de metila de dimetilaminopropil acrilamida, sal de ácido sulfúrico de dimetilaminopropil acrilamida, sal de ácido clorídrico de dimetilaminopropil acrilamida, cloreto de metacrilamidopropiltrimetilamônio, sal quaternário de sulfato de metila de dimetilaminopropil metacrilamida, sal de ácido sulfúrico de dimetilaminopropil metacrilamida, sal de ácido clorídrico de dimetilaminopropil metacrilamida, dietilaminoetilacrilato, dietilaminoetilmetacrilato, cloreto de dialildietilamônio e cloreto de dialildimetilamônio (“DADMAC”), monômeros similares e combinações dos mesmos. Quando presentes, os grupos alquila são geralmente alquila C1 a C4.
[0019] Além do mais, em certas modalidades, os monômeros catiônicos preferenciais são um ou mais selecionados dentre o grupo que consiste em cloreto de dialildimetilamônio, N-(3- dimetilaminopropil)acrilamida, N-(3-dimetilaminopropil)metacrilamida, N- (3-dimetilaminoetil)acrilamida, N-(3-dimetilaminoetil)metacrilamida, cloreto de trimetil-2-acriloiloxietil amônio, cloreto de trimetil-2-metacriloiloxietil amônio, acrilato de 2-(dimetilamino)etila e metacrilato de 2- (dimetilamino)etila.
[0020] Geralmente, os polímeros que contêm amina usados em concordância com essa revelação pode tomar a forma de emulsões de água em óleo, pós secos, dispersões ou soluções aquosas. Em certas modalidades, os polímeros que contêm amina podem ser preparados por meio de técnicas de polimerização de radical livre em água com o uso de iniciação de radical livre.
[0021] Nas modalidades, o polímero que contém amina é um copolímero formado por dialilamina/dialilamina substituída e (met) acrilamida, preferencialmente um copolímero de dialilamina-(met) acrilamida (“DAA/AcAm”). Ademais, é também possível usar a mistura de um ou mais copolímeros formados por dialilamina/dialilamina substituída e (met) acrilamida como o polímero que contém amina.
[0022] A inclusão de monômeros à base de amina, tais como dialilamina, no polímero que contém amina pode ser uma variável importante quando se trata papel de acordo com essa revelação. Em certas modalidades, o percentual de mole dos ditos monômeros à base de amina (por exemplo, dialilamina) no polímero que contém amina da invenção, tais como copolímero de dialilamina-(met) acrilamida, pode ser em uma faixa de cerca de 1 até cerca de 99%. O polímero que contém amina pode primariamente ser feito de monômeros à base de amina, isto é, podem compreender mais unidades de monômero à base de amina do que outras unidades de comonômero, tal como (met)acrilamida. Nessas modalidades, quando o custo é um fator decisivo em termos de composição da emulsão de óleo em água, o percentual de mole de monômeros à base de amina no polímero que contém amina pode ser de cerca de 10 até cerca de 80, cerca de 15 até cerca de 60 ou cerca de 18 até cerca de 40%. Em certas modalidades, os polímeros que contêm amina da presente revelação não são obtidos de degradação de Hoffmann e não contêm unidades de polietileno amina.
[0023] O segundo componente da composição de agente de resistência a seco de acordo com a presente revelação é um polímero selecionado dentre polímeros aniônicos, anfotéricos e não carregados e/ou um composto macromolecular natural que é diferente do primeiro componente. Em certas modalidades, o segundo componente é selecionado dentre o grupo que consiste em polímeros aniônicos, polímeros anfotéricos e qualquer combinação dos mesmos.
[0024] Os polímeros aniônicos usados no segundo componente podem ser copolímeros de acrilamida formados de um ou mais monômeros de acrilamida e um ou mais monômeros aniônicos. A densidade de carga aniônica pode ser em cerca de 0,1 meq/g ou acima da mesma. “Monômero de acrilamida” significa o monômero da fórmula
Figure img0002
em que R1 é H ou alquila C1 a C4 e R2 é H, alquila, arila ou arialquila C1 a C4. Preferencialmente, monômeros de acrilamida são, por exemplo, acrilamida ou metacrilamida. “Alquila” significa um grupo monovalente derivado de um hidrocarboneto saturado de cadeia linear ou ramificada pela remoção de um único átomo de hidrogênio. Os grupos alquila representativos incluem metil, etil, n- e iso-propil, cetil e semelhantes. “Alquileno” significa um grupo bivalente derivado de um hidrocarboneto saturado de cadeia linear ou ramificada pela remoção de dois átomos de hidrogênio. Os grupos alquileno representativos incluem metileno, etileno, propileno e semelhantes. “Arila” significa um sistema de anel aromático monocíclico ou multicíclico de cerca de 6 até cerca de 10 átomos de carbono. A arila é opcionalmente substituída com um ou mais grupos alquila, alcóxi ou haloalquila C1 a C20. Os grupos arila representativos incluem fenil ou naftil, ou fenila substituída ou naftila substituída. “Arilalquila” significa um grupo aril-alquileno em que arila e alquileno são conforme definido acima. Os grupos arilalquila representativos incluem benzila, feniletila, fenilpropila, 1- naftilmetila e semelhantes, tais como benzila.
[0025] O monômero aniônico não é particularmente limitado. O monômero aniônico pode ser um ou mais selecionado dentre um grupo que consiste em ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacônico, ácido maleico, anidrido maleico, ácido alil sulfônico, ácido metil alil sulfônico, ácido 1- acrilamido-2-metil-1-propano sulfônico e os sais dos mesmos. Preferencialmente, o monômero aniônico é ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido alil sulfônico, ácido metil alil sulfônico, ácido 1-acrilamido-2-metil-1- propano sulfônico e sais correspondentes dos mesmos.
[0026] Também não há limitação em particular na quantidade dos monômeros aniônicos, contanto que um polímero estável seja preparado. Por exemplo, a quantidade dos monômeros aniônicos pode ser cerca de 0,1 até cerca de 50% em mol, tal como de cerca de 5 até cerca de 30% em mol, do copolímero, dependendo da aplicação prática.
[0027] Os polímeros anfotéricos do segundo componente podem compreender copolímeros de acrilamida formados por um ou mais monômeros de acrilamida, um ou mais monômeros catiônicos e um ou mais monômeros aniônicos. Em certas modalidades, a carga total dos polímeros anfotéricos é positiva e a densidade de carga catiônica é de cerca de 0,1 até cerca de 23 meq/g, tal como de cerca de 0,3 até cerca de 15 meq/g. Os monômeros de acrilamida e monômeros aniônicos são definidos conforme acima, enquanto os monômeros catiônicos incluem os mesmos monômeros à base de amina conforme mencionado mediante os polímeros catiônicos que contêm amina e também monômeros catiônicos que incluem sais quaternários de amônio.
[0028] Preferencialmente, os monômeros catiônicos pode ser um ou mais selecionado dentre o grupo que consiste em cloreto de metacriloiloxietil trimetilamônio, cloreto de acriloiloxietil trimetilamônio, cloreto de metacriloiloxietil dimetilbenzil amônio, cloreto de acriloiloxietil dimetilbenzil amônio, cloreto de (3-acriamidopropil)trimetil amônio, cloreto de metacrilamidopropil trimetilamônio, cloreto de 3-acrilamido-3-metilbutil trimetilamônio, 2-vinil piridina, metacrilato de 2-(dimetilamino)etila, acrilato de 2-(dimetilamino)etila, dialil amina, trialil amina, cloreto de dialil dimetil amônio, N-(3-dimetilaminopropil)acrilamida, N-(3- dimetilaminopropil)metacrilamida, N-(3-dimetilaminoetil)acrilamida, N-(3- dimetilaminoetil)metacrilamida, cloreto de trimetil-2-acriloiloxietil amônio, cloreto de trimetil-2-metacriloiloxietil amônio, acrilato de 2- (dimetilamino)etila e metacrilato de 2-(dimetilamino)etila.
[0029] Dependendo da aplicação, a quantidade de soma de monômeros catiônicos e/ou monômeros aniônicos pode ser cerca de 0,1 até cerca de 50% em mol, tal como de cerca de 5 até cerca de 30% em mol do copolímero, sem limitação.
[0030] Além do mais, não existe limitação para a razão entre monômeros catiônicos e monômeros aniônicos nos polímeros anfotéricos. Dependendo da aplicação, por exemplo, a razão molar de monômeros catiônicos para monômeros aniônicos pode ser de cerca de 1:100 até cerca de 100:1, tal como de cerca de 1:10 até cerca de 10:1, sem limitação.
[0031] Preferencialmente, os polímeros anfotéricos são polímeros formados de ácido acrílico, (met)acrilamida, N-(2- dimetilaminoetil)acrilamida, cloreto de dialil dimetil amônio, sais de metal monovalente ou sal de amônio de ácido acrílico, ácido alil sulfônico e/ou sais de metal monovalente ou sal de amônio de ácido alil sulfônico, tais como sulfonato de sódio e alila.
[0032] O segundo componente pode compreender adicionalmente polímeros não carregados, tais como álcool polivinílico e polivinil pirrolidona.
[0033] Os componentes macromoleculares naturais podem ser usados sozinhos ou em combinação com os polímeros conforme descrito acima no segundo componente. Os compostos macromoleculares naturais adequados para a presente revelação podem incluir carboximetil celulose e/ou amido aniônico. Em certas modalidades, o grau de substituição do amido aniônico pode variar entre cerca de 0,01 até cerca de 0,3.
[0034] Em outras modalidades, o segundo componente pode ser adicionalmente reticulado por compostos de dialdeído. Os compostos de dialdeído, sem qualquer limitação específica, podem ser escolhidos de glioxal, malondialdeído, succinaldeído e glutaraldeído, preferencialmente glioxal. Na composição de agente de resistência a seco de acordo com a presente revelação, é possível usar o produto diretamente após funcionalização de dialdeído como o segundo componente, ou usar a mistura do produto funcionalizado de dialdeído com o produto funcionalizado diferente de dialdeído como o segundo componente. Nessa revelação, não existe limitação para a razão (razão G/A) entre os dialdeídos, em particular glioxal e os monômeros não iônicos, tais como monômeros de acrilamida nos polímeros modificados de dialdeído, que pode variar de cerca de 0,01:1 até cerca de 1:1 por mole, tal como de cerca de 0,1:1 até cerca de 0,8:1 por mole.
[0035] O documento no WO 00/11046, cujos conteúdos são incorporados no presente pedido em sua totalidade, revela um método para preparar polímeros modificados de dialdeído que são adequados para uso em concordância com a presente revelação, baseado na qual a pessoa de habilidade comum na técnica pode obter o primeiro componente e o segundo componente modificado de aldeído de acordo com a revelação.
[0036] Na composição de agente de resistência a seco de acordo com a presente revelação, a razão de peso entre os dois componentes (isto é, primeiro componente e segundo componente) pode variar de cerca de 1:99 até cerca de 99:1, preferencialmente de cerca de 1:10 até cerca de 10:1, e mais preferencialmente de cerca de 1:3 até cerca de 5:1, com base nos ingredientes ativos.
[0037] Dependendo da exigência, além do primeiro componente e segundo componente, a composição de agente de resistência a seco pode conter (ou pode excluir) outras ajudas químicas para fabricação de papel, especialmente ajudas de polímero sintético para fabricação de papel, tais como resina de ureia-formaldeído, resina de melamina formaldeído, polietilenoimina (PEI), óxido de polietileno (PEO), sulfato de alumínio, e ajudas de retenção, tais como um copolímero de cloreto de dialildimetil amônio com acrilamida. A composição de agente de resistência a seco de acordo com a revelação pode conter (ou pode excluir) outros agentes de resistência a seco. No caso em que a composição de agente de resistência a seco contém outras ajudas químicas para fabricação de papel, as pessoas versadas na técnica podem selecionar os tipos e as quantidades adequadas das outras ajudas químicas. A quantidade das outras ajudas químicas pode, por exemplo, estar na faixa de cerca de 0 até cerca de 50% em massa, preferencialmente cerca de 0 até cerca de 20% em massa e mais preferencialmente de cerca de 0 até cerca de 5% em massa.
[0038] Além disso, a composição de agente de resistência a seco pode apenas compreender a combinação do primeiro e do segundo componentes conforme descrito acima e água como um meio.
[0039] Conforme descrito acima, outros aspectos da presente revelação fornecem métodos para melhorar a força a seco de papel no processo de fabricação de papel. Nas modalidades, os métodos incluem as etapas de: (a) fornecer uma pasta fluida de polpa; simultaneamente, antes ou depois (b) fornecer a composição de agente de resistência a seco acima; (c) adicionar a composição de resistência a seco na pasta fluida de papel para obter um estoque de papel.
[0040] No método para melhorar a força a seco de papel, a maneira de alimentação da composição de agente de resistência a seco inclui, mas não limitadamente, adicionar os componentes separadamente na pasta fluida de polpa em qualquer sequência, ou adicionar na pasta fluida de polpa após pré- misturar os componentes ou coalimentar os componentes na pasta fluida de polpa.
[0041] Nas modalidades, a composição de agente de resistência a seco de acordo com a revelação é adicionada na pasta fluida de polpa antes da fabricação de papel da pasta fluida de polpa.
[0042] Em certas modalidades, a composição de agente de resistência a seco pode ser usada em uma quantidade de cerca de 0,01 até cerca de 50 kg/t, preferencialmente cerca de 0,2 até cerca de 10 kg/t de polpa seca absoluta, com base nos ingredientes ativos.
Exemplos
[0043] Os aspectos da presente revelação são adicionalmente ilustrados pelos exemplos a seguir, que não se destinam a limitar o escopo da revelação.
[0044] EXEMPLO 1: Primeiro componente: Copolímero de dialila e acrilamida (chamado de C1) com o peso molecular médio em número de cerca de 500.000 g/mol e a densidade de carga catiônica de cerca de 4,2 meq/g, em que a razão molar de dialil amina para acrilamida é de cerca de 35:65.
[0045] Segundo componente: Copolímero aniônico de ácido acrílico e acrilamida com o peso molecular médio em número de cerca de 500.000 g/mol e a densidade de carga aniônica de cerca de 0,96 meq/g, chamado de A1.
[0046] Uma polpa concentrada foi obtida da fresadora de papel que, após arrefecer, foi diluída até o teor de sólido de cerca de 0,7% com água branca de fresadora.
[0047] Composição da polpa: 75% de Papelão Corrugado Velho (OCC) e 25% de Papelão Corrugado Velho Americano (AOCC).
[0048] Uma certa quantidade de pasta fluida de polpa foi ponderada e cada tipo de agente químico foi adicionado na polpa a cada 15 segundos mediante a agitação com 800 rpm. Os agentes químicos foram adicionados na sequência a seguir: amido catiônico (5 kg/t), sulfato de alumínio (2 kg/t), agente de resistência a seco e a retenção ajuda o copolímero de cloreto de dialildimetil amônio com acrilamida (0,3 kg/t).
[0049] A amostra de papel obtida foi colocada da noite para o dia sob temperatura e umidade constantes (23 °C e 50% de RH). Todas as folhas de mão foram preparadas de acordo com Padrão TAPPI T205. A ligação interna foi medida de acordo com Padrão TAPPI T569 determinando-se a ligação de Scott de folha de papel. A resistência à tração a seco de papel foi determinada por TAPPI T494 enquanto a resistência à ruptura foi determinada por TAPPI T403.
[0050] O teste em branco foi conduzido da mesma maneira com a única exceção de que nenhum agente de resistência a seco foi adicionado.
[0051] A dosagem de agente de resistência a seco se referiu à quantidade de ingrediente ativo em relação à polpa seca por forno. A razão entre dois componentes foi relacionada à razão de peso dos ingredientes ativos. Nesse exemplo, a dosagem do agente de resistência a seco foi de cerca de 6 kg/t e dois componentes foram adicionados simultaneamente.
[0052] TABELA 1:
Figure img0003
[0053] Conforme visto da Tabela 1, a resistência de papel que inclui ligação interna, resistência a seco e resistência à ruptura pode ser aprimorada de forma evidente pelo uso combinado de C1 e A1 em comparação com usar C1 ou A1 sozinho, e quanto maior a proporção da A1 na combinação, melhor o aumento de resistência.
[0054] EXEMPLO 2: Primeiro componente: C1 em concordância com Exemplo 1.
[0055] Segundo componente: copolímero anfotérico formado de acrilamida, N-(2-dimetilaminoetil) acrilamida, cloreto de dialildimetilamônio, acrilato de sódio e alilsulfonato de sódio em uma razão molar de 90:8:1:0,5:0,5, com o peso molecular médio em número de cerca de 1.000.000 g/mol e densidade de carga total de cerca de 0,51 meq/g, que foi chamado de A2.
[0056] A pasta fluida de polpa conforme usado teve a composição a seguir: fibra longa (NBKP)/fibra curta (LBKP) = 3/7. Nenhum agente químico exceto apenas o agente de resistência a seco foi adicionado na pasta fluida de polpa. Quando usa a composição de agente de resistência a seco, a razão de peso de dois componentes foi 1:1 (C1:A2). Outras operações foram iguais às do Exemplo 1. Os resultados foram listados na Tabela 2.
[0057] TABELA 2:
Figure img0004
[0058] Conforme visto da Tabela 2, C1 usado em combinação com A2 mostrou uma ligação interna melhor do que usar C1 ou A2 sozinhos, independente de como foi a maneira de alimentação.
[0059] EXEMPLO 3: Primeiro componente: Copolímero de dialil amina e acrilamida (chamado de C2) com peso molecular médio em número de cerca de 500.000 g/mol e densidade de carga catiônica de cerca de 1,8 meq/g, em que a razão molar de dialil amina e acrilamida é 15:85.
[0060] Segundo componente: A2 em concordância com Exemplo 2.
[0061] Dois componentes foram pré-misturados em uma razão de peso de 1:1 e então adicionados na pasta fluida de polpa. Outras operações foram iguais às do Exemplo 2. Os resultados foram listados na Tabela 3.
[0062] TABELA 3:
Figure img0005
Figure img0006
[0063] Conforme visto da Tabela 3, C2 usado em combinação com A2 mostrou uma ligação interna muito maior do que usar C2 ou A2 sozinhos.
[0064] EXEMPLO 4: Primeiro componente: C1 em concordância com Exemplo 1.
[0065] Segundo componente: álcool polivinílico (PVA), disponível no mercado com o peso molecular médio em número de cerca de 50.000 a 300.000 g/mol.
[0066] Dois componentes foram misturados em uma razão de peso de 2:1. Outras operações foram iguais às do Exemplo 1. Os resultados foram listados na Tabela 4.
[0067] TABELA 4:
Figure img0007
[0068] Conforme visto da Tabela 4, C1 usado em combinação com PVA pode fornecer uma ligação interna maior do que usar ambos sozinhos.
[0069] EXEMPLO 5: Primeiro componente: C1 em concordância com o Exemplo 1.
[0070] Segundo componente: Carboximetil Celulose, CMC, disponível no mercado, que está em forma de pó de fibra flocular amarelo pálido ou branco ou pó branco e solúvel em água que forma a solução transparente com viscosidade.
[0071] Dois componentes foram misturados em uma razão de peso de 1:1. Outras operações foram iguais às do Exemplo 1. Os resultados foram listados na Tabela 5.
[0072] TABELA 5:
Figure img0008
[0073] Conforme visto da Tabela 5, C1 usado em combinação com CMC mostrou melhoria maior de ligação interna do que usar cada um dos mesmos sozinhos.
[0074] EXEMPLO 6: Primeiro componente: C2 em concordância com Exemplo 3.
[0075] Segundo componente: copolímero aniônico glioxalado de ácido acrílico e acrilamida com o peso molecular médio em número de cerca de 500.000 g/mol e densidade de carga aniônica de cerca de 0,6 meq/g, que foi chamado de A1G.
[0076] A pasta fluida de polpa conforme usado teve a composição a seguir: 20% de polpa quimio-termomecânica esbranquiçada (BCTMP), 65% de polpa mecânica de peróxido alcalino (APMP) e 15% de aparas.
[0077] Os agentes químicos a seguir foram adicionados na polpa em sequência: a dosagem do agente de resistência a seco é listada na Tabela 6, a retenção ajuda o copolímero de cloreto de dialildimetil amônio com acrilamida (0,5 kg/t) e diatomito obtido de Shengzhou Huali Co. (2 kg/t). Quando usa a composição de agente de resistência a seco como o agente de resistência a seco, a razão de peso de dois componentes C2:A1G foi 5:2. Outras operações foram iguais às do Exemplo 1. Os resultados foram listados na Tabela 6.
[0078] TABELA 6:
Figure img0009
[0079] Conforme visto da Tabela 6, o uso combinado de C2 e A1G forneceu um aumento maior de ligação interna do que usar C2 ou A1G sozinhos.
[0080] EXEMPLO 7: Teste controle: usar a composição de agente de resistência a seco que consiste em dois componentes, um dos quais foi C1 em concordância com Exemplo 1 e o outro dos quais foi copolímero catiônico glioxalado de cloreto de dialildimetil amônio e acrilamida em uma razão molar de 12:88 com a densidade de carga de cerca de 0,3 meq/g e peso molecular médio em número de cerca de 500.000 g/mol.
[0081] Teste da invenção: usar a composição de agente de resistência a seco que consiste em dois componentes, um dos quais foi C1 em concordância com Exemplo 1 e o outro dos quais foi A1G em concordância com Exemplo 6.
[0082] Outras operações foram iguais às do Exemplo 2. Os resultados foram listados na Tabela 7.
[0083] TABELA 7:
Figure img0010
[0084] Conforme visto da Tabela 7, o teste da invenção pode levar ao desempenho de resistência a seco muito melhor do que o teste controle.
[0085] EXEMPLO 8: Esse exemplo final refere-se à Figura 1 e mostra que a combinação de química de resistência a seco de amina / polímero aniônico tem um desempenho melhor do que uma combinação de química de resistência a seco catiônica / polímero aniônico. Conforme pode ser visto da Figura 1, há um benefício claro para a combinação de amina e aniônico contra a combinação de polímero catiônico ou amido com um polímero aniônico. Na Figura 1, o polímero que contém amina foi igual a C1 conforme descrito acima e o polímero aniônico foi A1G.

Claims (20)

1. Composição de agente de resistência a seco, caracterizada pelo fato de que compreende um primeiro componente e um segundo componente, sendo que o primeiro composto compreende um polímero catiônico que contém amina e o segundo componente compreende um membro selecionado dentre o grupo que consiste em um polímero aniônico, um polímero anfotérico e qualquer combinação dos mesmos, em que o polímero catiônico que contém amina inclui um polímero com unidades de repetição de monômero com base em amina distribuídas aleatoriamente derivado de pelo menos uma das estruturas a seguir ou um sal do mesmo:
Figure img0011
em que R representa hidrogênio ou alquila C1 a C20; R1, R2, R3, R4, R5, R6 são selecionados independentemente dentre hidrogênio, alquila C1 a C20 ou alcoxialquila C1 a C20.
2. Composição de agente de resistência a seco de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos cerca de 1 até cerca de 99% em mol de monômeros do polímero que contém amina são monômeros secundários de vinila ou alila que contêm amina.
3. Composição de agente de resistência a seco de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o monômero à base de amina é dialil amina conforme representado pela estrutura II.
4. Composição de agente de resistência a seco de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que os polímeros catiônicos que contêm amina compreendem pelo menos um monômero de adição de vinila selecionado dentre o grupo que consiste em um monômero não iônico, um monômero catiônico e qualquer combinação dos mesmos.
5. Composição de agente de resistência a seco de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o monômero não iônico é selecionado dentre acrilamida ou metacrilamida.
6. Composição de agente de resistência a seco de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o monômero catiônico é selecionado dentre o grupo que consiste em cloreto de dialildimetil amônio, N-(3-dimetilaminopropil)acrilamida, N-(3-dimetilaminopropil)metacrilamida, N-(3-dimetilaminoetil)acrilamida, N-(3-dimetilaminoetil)metacrilamida, cloreto de trimetil-2-acriloiloxietil amônio, cloreto de trimetil-2- metacriloiloxietil amônio, acrilato de 2-(dimetilamino)etila, metacrilato de 2- (dimetilamino)etila e qualquer combinação dos mesmos.
7. Composição de agente de resistência a seco de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que os polímeros que contêm amina não são obtidos de degradação de Hoffmann e não contêm unidades de polietileno amina.
8. Composição de agente de resistência a seco de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que os polímeros aniônicos do segundo componente são copolímeros de acrilamida formados por um ou mais monômeros de acrilamida e um ou mais monômeros aniônicos.
9. Composição de agente de resistência a seco de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que os polímeros anfotéricos do segundo componente são copolímeros de acrilamida formados por um ou mais monômeros de acrilamida, um ou mais monômeros catiônicos e um ou mais monômeros aniônicos.
10. Composição de agente de resistência a seco de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizada pelo fato de que os monômeros aniônicos são selecionados dentre ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido alil sulfônico, ácido metil alil sulfônico, ácido 1-acrilamido-2-metil-1-propano sulfônico, sais correspondentes dos mesmos e qualquer combinação dos mesmos.
11. Composição de agente de resistência a seco de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que os monômeros catiônicos são um ou mais selecionados dentre o grupo que consiste em cloreto de metacriloiloxietil trimetilamônio, cloreto de acriloiloxietil trimetilamônio, cloreto de metacriloiloxietil dimetilbenzil amônio, cloreto de acriloiloxietil dimetilbenzil amônio, cloreto de (3-acriamidopropil)trimetil amônio, cloreto de metacrilamidopropil trimetilamônio, cloreto de 3-acrilamido-3-metilbutil trimetilamônio, 2-vinil piridina, metacrilato de 2-(dimetilamino)etila, acrilato de 2-(dimetilamino)etila, dialil amina, trialil amina, cloreto de dialil dimetil amônio, N-(3-dimetilaminopropil)acrilamida, N-(3- dimetilaminopropil)metacrilamida, N-(3-dimetilaminoetil)acrilamida, N-(3- dimetilaminoetil)metacrilamida, cloreto de trimetil-2-acriloiloxietil amônio, cloreto de trimetil-2-metacriloiloxietil amônio, acrilato de 2- (dimetilamino)etila, metacrilato de 2-(dimetilamino)etila e qualquer combinação dos mesmos.
12. Composição de agente de resistência a seco de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que o segundo componente é reticulado com um composto de dialdeído.
13. Composição de agente de resistência a seco de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de que a razão de peso entre o primeiro componente e o segundo componente varia de cerca de 1:99 até cerca de 99:1.
14. Composição de agente de resistência a seco de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizada pelo fato de que o polímero catiônico que contém amina é um copolímero que compreende dialilamina e (met)acrilamida.
15. Composição de agente de resistência a seco, caracterizada pelo fato de que compreende um primeiro componente e um segundo componente, sendo que o primeiro composto compreende um polímero catiônico que contém amina e o segundo componente compreende um membro selecionado dentre o grupo que consiste em um polímero aniônico, um polímero anfotérico e qualquer combinação dos mesmos, em que os polímeros aniônicos do segundo componente são copolímeros de acrilamida formados por um ou mais monômeros de acrilamida e um ou mais monômeros aniônicos, em que os monômeros aniônicos são selecionados dentre ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido alil sulfônico, ácido metil alil sulfônico, ácido 1-acrilamido-2-metil-1-propano sulfônico, sais correspondentes dos mesmos e qualquer combinação dos mesmos.
16. Composição de agente de resistência a seco, caracterizada pelo fato de que compreende um primeiro componente e um segundo componente, sendo que o primeiro composto compreende um polímero catiônico que contém amina e o segundo componente compreende um membro selecionado dentre o grupo que consiste em um polímero aniônico, um polímero anfotérico e qualquer combinação dos mesmos, em que os polímeros anfotéricos do segundo componente são copolímeros de acrilamida formados por um ou mais monômeros de acrilamida, um ou mais monômeros catiônicos e um ou mais monômeros aniônicos, em que os monômeros catiônicos são um ou mais selecionados do grupo consistindo de cloreto de metacriloiloxietil trimetilamônio, cloreto de acriloiloxietil trimetilamônio, cloreto de metacriloiloxietil dimetilbenzil amônio, cloreto de acriloiloxietil dimetilbenzil amônio, cloreto de (3- acriamidopropil)trimetil amônio, cloreto de metacrilamidopropil trimetilamônio, cloreto de 3-acrilamido-3-metilbutil trimetilamônio, 2-vinil piridina, metacrilato de 2-(dimetilamino)etila, acrilato de 2- (dimetilamino)etila, dialil amina, trialil amina, cloreto de dialil dimetil amônio, N-(3-dimetilaminopropil)acrilamida, N-(3- dimetilaminopropil)metacrilamida, N-(3-dimetilaminoetil)acrilamida, N-(3- dimetilaminoetil)metacrilamida, cloreto de trimetil-2-acriloiloxietil amônio, cloreto de trimetil-2-metacriloiloxietil amônio, acrilato de 2- (dimetilamino)etila e metacrilato de 2-(dimetilamino)etila, e qualquer combinação dos mesmos.
17. Método para melhorar a força a seco de papel em um processo de fabricação de papel, caracterizado pelo fato de que compreende: (a) fornecer uma pasta fluida de polpa; (b) fornecer a composição de agente de resistência a seco, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 16; e (c) adicionar a composição de agente de resistência a seco na pasta fluida de polpa para obter um estoque de papel.
18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a composição de agente de resistência a seco é usada em uma quantidade de cerca de 0,01 até cerca de 50 kg/t, com base em ingredientes ativos.
19. Método de acordo com a reivindicação 17 ou 18, caracterizado pelo fato de que o primeiro e segundo componentes são adicionados separadamente na pasta fluida de polpa em qualquer sequência ou em que o primeiro e segundo componentes são adicionados juntos na pasta fluida de polpa após pré-misturar.
20. Uso de uma composição, caracterizado pelo fato de que compreende um polímero catiônico que contém amina e um segundo componente, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 16, para aprimorar a força a seco de papel.
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