BR112018014801B1

BR112018014801B1 - Sistema de drenagem e desaguamento por prensagem, uso do dito sistema e método para fabricação de papel, cartão (board) ou similar

Info

Publication number: BR112018014801B1
Application number: BR112018014801-6A
Authority: BR
Inventors: Matti Hietaniemi; Asko Karppi
Original assignee: Kemira Oyj
Priority date: 2016-03-22
Filing date: 2017-03-22
Publication date: 2022-10-18
Also published as: RU2715528C1; CN109072557B; EP3433423C0; ES2955989T3; AU2017236289A1; AU2017236289B2; KR102191210B1; EP3433423A1; US10767315B2; EP3433423B1; CA3015722A1; CN109072557A; CA3015722C; PL3433423T3; WO2017162920A1; FI20165234A; FI128012B; KR20180132035A; BR112018014801A2; US20190048529A1

Abstract

A presente invenção refere-se a um sistema de drenagem e desaguamento por prensagem para fabricação de papel, cartão ou similar compreendendo (a) poliacrilamida anfotérica, que é um copolímero obtido por polimerização de (met) acrilamida com 1?80 mol-% de monômeros catiônicos e 0,1?70 mol-% de monômeros aniônicos, tendo a poliacrilamida uma viscosidade intrínseca na faixa de 6-38 dl/g, (b) micropartículas inorgânicas de material silicioso, como sílica coloidal ou bentonita, e (c) um coagulante catiônico de alta carga com uma densidade de carga superior a 5 meq/g e, de preferência, superior a 6 meq/g determinada em pH 6 e selecionado entre coagulantes à base de alumínio, polímeros orgânicos e suas misturas.

Description

[0001] A presente invenção refere-se a um sistema e método para fabricação de papel, cartão ou similar, de acordo com as reivindicações independentes apresentadas abaixo.

[0002] Papel e cartão são feitos por desaguamento de uma suspen são de celulose, formando uma rede (web) uniforme e secagem da folha. Durante o processo de fabricação de papel, vários produtos químicos são comumente adicionados para aumentar a produtividade e também melhorar as propriedades físicas do papel. Por exemplo, auxiliares de retenção/drenagem são adicionados à suspensão de polpa para aumentar a taxa de desaguamento da polpa. Normalmente, uma das etapas limitantes para alcançar maiores velocidades de produção na fabricação de papel ou cartão é o desaguamento.

[0003] Resinas para resistência de papel são também frequente mente introduzidas para aumentar a resistência a seco e/ou a resistência a úmido do papel ou cartão produzido. Poliacrilamida anfotérica, que é um copolímero de acrilamida e monômeros contendo grupos aniôni- cos e catiônicos, tem sido utilizada como agente de resistência a seco na indústria de fabricação de papel. No entanto, poliacrilamidas anfoté- ricas não são eficazes para melhorar a drenagem devido às cargas aniô- nicas no polímero.

[0004] Seria benéfico desenvolver um programa químico compre endendo poliacrilamida anfotérica comumente usada para aumentar tanto a taxa de drenagem como as propriedades de resistência do papel.

[0005] Um objetivo desta invenção é minimizar ou possivelmente até eliminar as desvantagens existentes na arte anterior.

[0006] Outro objetivo da presente invenção é fornecer um método simples e eficaz para a fabricação de papel, cartão ou similar, com melhor drenagem e desaguamento por prensagem e propriedades melhoradas de resistência à seco, tais como resistência ao arrebentamento ou estouro (burst strength) e/ou resistência de compressão "short span" (Short-span Compression Test (SCT).

[0007] De modo a alcançar, entre outros, os objetivos apresentados acima, a invenção é caracterizada pelo que é apresentado nas partes caracterizantes das reivindicações independentes anexas.

[0008] Algumas modalidades preferidas da invenção serão descritas nas reivindicações dependentes.

[0009] As modalidades e vantagens mencionadas neste texto referem-se, quando aplicável, tanto ao sistema como ao método, bem como aos usos de acordo com a invenção, embora nem sempre isto seja especificamente mencionado.

[0010] Um sistema de drenagem e desaguamento por prensagem de acordo com a presente invenção para fabricação de papel, cartão ou similar compreende: a) poliacrilamida anfotérica, que é um copolímero obtido por polimerização de (met)acrilamida e 1-80 mol-% de monômeros catiô- nicos e 0,1-70 mol-% de monômeros aniônicos, tendo a poliacrilamida uma viscosidade intrínseca na faixa de 6-38 dl/g, determinada em NaCl 1 M a 25°C, (b) micropartículas inorgânicas de material silicioso, como sílica coloidal ou bentonita, e (c) um coagulante catiônico de alta carga com uma densidade de carga superior a 5 meq/g e de preferência superior a 6 meq/g determinada por detector de carga de partícula (Particle Charge Detector - PCD) Mütek a pH 6 e selecionado entre coagulantes à base de alumínio, polímeros orgânicos e suas misturas.

[0011] Um método típico de acordo com a invenção para a fabricação de papel, cartão ou similar compreende - obter uma massa de fibras (fibre stock) compreendendo fibras originárias de material fibroso reciclado, polpa kraft não branqueada e/ou polpa semiquímica não branqueada, em que a massa de fibras tem uma condutividade de pelo menos 1 mS/cm, - adicionar à massa de fibras uma solução aquosa de polia- crilamida anfotérica solúvel em água, que é um copolímero obtido por polimerização de (met)acrilamida e 1-80 mol-% de monômeros catiô- nicos e 0,1 - 70 mol-% de monômeros aniônicos, a poliacrilamida tendo viscosidade intrínseca na faixa de 6-38 dl/g, determinada em NaCl 1 M a 25°C, - adicionar à massa de fibras micropartículas inorgânicas de material silicioso, como sílica coloidal ou bentonita, - adicionar à massa de fibras ou a um fluxo aquoso a ser combinado com a massa de fibras um coagulante catiônico com alta carga com uma densidade de carga acima de 5 meq/g e preferivelmente acima de 6 meq/g determinada por PCD Mütek em pH 6, e selecionado entre coagulantes à base de alumínio, polímeros orgânicos e suas misturas, e - formar uma rede (web) fibrosa a partir da massa de fibras.

[0012] Na presente invenção verificou-se surpreendentemente que quando se combina uma poliacrilamida anfotérica com micropartículas inorgânicas e um coagulante catiônico com alta carga, observa-se um efeito sinérgico inesperado, e tanto as propriedades de drenagem e desaguamento quanto as de resistência do papel são melhoradas. Consequentemente, a presente invenção fornece um sistema de 3 componentes para uso na fabricação de papel ou cartão para melhorar as propriedades de resistência do papel. Aumento típico da resistência ao arrebentamento é de 3 - 20%, calculado em relação à resistência ao arrebentamento do papel correspondente fabricado sem adição sequencial de poliacrilamida anfotérica com micropartículas inorgânicas e um coagulante catiônico de alta carga selecionado entre um coagu- lante à base de alumínio, polímeros orgânicos e misturas dos mesmos. A adição de coagulante catiônico de alta carga com uma densidade de carga acima de 5 meq/g medida em pH 6 e micropartículas inorgânicas ao sistema aditivo de papel baseado em polímero anfótero também melhora a velocidade de drenagem e o teor de sólidos após de- saguamento por prensagem.

[0013] O sistema de acordo com a invenção é especialmente adequado para uso no tratamento de uma massa de fibras compreendendo fibras originárias de papelão corrugado velho (old corrugated containerboard - OCC), fibras recicladas de resíduos mistos, polpa kraft não branqueada e/ou polpa semiquímica não branqueada. Normalmente, esse tipo de massas de fibras é usado para papéis de embalagem, que exigem drenagem, desaguamento e desempenho de resistência para as massas de fibra.

[0014] A invenção baseia-se no fato de que, antes do desagua- mento, a massa de fibras é tratada com a combinação de poliacrilami- da anfotérica, micropartículas de material inorgânico e um coagulante catiônico de alta carga, como coagulante à base de alumínio e/ou polímeros orgânicos, que são preferivelmente, cada um deles, adicionados separadamente a uma massa de fibras. Acredita-se que o coagu- lante catiônico altamente carregado interage com os grupos aniônicos da poliacrilamida anfotérica, e as micropartículas inorgânicas com os grupos catiônicos da poliacrilamida anfotérica, e as cargas catiônicas do sistema floculam (floc) os componentes aniônicos da massa de fibras. Além da capacidade de interceptar componentes carregados, o arranjo 3D do presente sistema permite o aprisionamento de compo- nentes de massa neutros, como o amido originado de fibras recicladas.

[0015] Remoção de água na fabricação de papel tem várias etapas de processo. A maior parte da água é removida no estágio inicial de drenagem pelo rolo ou lâmina de formação na seção da tela formadora (seção de formação), e então o teor de secagem é posteriormente elevado com caixas de sucção mais adiante na seção de formação. A seção de formação é seguida pela seção de prensagem, onde a água é transferida da rede (web) para um feltro em um estreitamento (nip). Floculação eficiente melhora a drenagem inicial, mas não conduz necessariamente a um bom desaguamento na caixa de sucção ou na prensagem. Um tamanho de floco grande demais pode até tornar mais lentos o desaguamento e secagem do papel e aumentar o consumo geral de vapor, além de causar problemas de desnivelamento ou de formação, ou até mesmo pequenos furos no papel. O sistema de 3 componentes de acordo com a presente invenção proporciona um tamanho de floco moderado, conseguindo assim uma boa drenagem e bom desaguamento por prensagem. Tipicamente, alta dosagem de polímeros de retenção de alto peso molecular convencionais irá gerar flocos tão grandes que contêm quantidade significativa de água. Isso não é benéfico para o desaguamento por prensagem. O sistema de 3 componentes de acordo com a presente invenção com tamanho controlado de flocos pode melhorar o teor de sólidos após a prensagem.

[0016] Além disso, o benefício de um sistema de 3 componentes de acordo com a presente invenção é especialmente a capacidade do sistema reflocular após a aplicação de possíveis forças de cisalhamen- to.

[0017] O sistema de drenagem e desaguamento por prensagem de acordo com a presente invenção para fabricação de papel, cartão ou similar compreende poliacrilamida anfotérica, que é um copolímero obtido por polimerização de (met)acrilamida com 1-80 mol-% de mo- nômeros catiônicos e 0,1-70 mol -% de monômeros aniônicos. No contexto do presente pedido o termo "poliacrilamida anfotérica" refere-se a uma poliacrilamida em que ambos os grupos catiônicos e aniônicos estão presentes em uma solução aquosa a um pH de 7. De acordo com uma modalidade da invenção, o polímero anfotérico é obtido por polimerização de monômeros catiônicos, aniônicos e não iônicos. Preferivelmente, poliacrilamida anfotérica é obtida por copolimerização de acrilamida em conjunto com monômeros aniônicos e catiônicos. Acredita-se que, devido à presença de ambas as cargas, aniônicas e catiô- nicas, os polímeros anfóteros são capazes de formar loops na suspen-são de fibras de fabricação de papel, especialmente em pH neutro, impedindo a floculação excessiva que poderia prejudicar a formação ou desaguamento por prensagem da folha formada.

[0018] A poliacrilamida anfotérica é solúvel em água quando é misturada e dissolvida em água. O termo "solúvel em água" é entendido no contexto do presente pedido de patente como a poliacrilamida anfotérica sendo totalmente miscível com água. Quando misturada com excesso de água, a poliacrilamida anfotérica é preferivelmente completamente dissolvida e a solução de polímero obtida é de preferência essencialmente livre de partículas ou grânulos discretos de polímero.

[0019] De acordo com uma modalidade preferida da presente invenção, a poliacrilamida anfotérica tem uma viscosidade intrínseca na faixa de 6 - 38 dl/g, preferivelmente 6-20 dl/g, e mais preferivelmente 7-15 dl/g. A viscosidade intrínseca da poliacrilamida foi determinada de uma maneira conhecida em NaCl 1 M a 25°C usando um viscosímetro capilar Ubbelohde, e o pH da solução de polímero para determinação da viscosidade capilar foi ajustado para 2,7. A viscosidade intrínseca da poliacrilamida anfotérica dissolvida é comparável ao seu peso mo lecular médio. De modo a obter o efeito desejado no produto papel ou cartão, a composição polimérica tem preferivelmente um peso molecular dentro de certos limites, que podem ser definidos pela viscosidade da composição polimérica dissolvida.

[0020] De acordo com uma modalidade preferida, a poliacrilamida anfotérica possui uma carga líquida catiônica, determinada por PCD Mütek em pH 2,7. Isto significa que a carga líquida da poliacrilamida anfotérica permanece catiônica, isto é, positiva, mesmo se a poliacri- lamida contiver grupos aniônicos. Carga líquida catiônica melhora a interação da poliacrilamida anfotérica com as fibras. A carga líquida da poliacrilamida anfotérica é calculada como a soma das cargas dos grupos catiônico e aniônico presentes. A densidade de carga catiônica da poliacrilamida anfotérica pode ficar na faixa de 0,2 a 4 meq/g, de preferência 0,35 a 3 meq/g, mais preferivelmente de 0,5 a 2 meq/g e ainda mais preferivelmente de 0,6 a 1,6 meq/g por PCD Mütek em pH 2,7.

[0021] De acordo com uma modalidade da invenção, a poliacrila- mida anfotérica é o copolímero obtido por polimerização de (met) acri- lamida com 3 - 50 mol-%, como 3 - 25 mol-%, preferivelmente 4 - 17 mol-%, mais preferivelmente 5 - 12 mol% de monômeros catiônicos e 0,1-35 mol-%, como 0,1-24 mol-%, preferivelmente 0,1-15 mol-%, mais preferivelmente 0,5-9 mol-%, ainda mais preferivelmente 0,1-8 mol-% de monômeros aniônicos. Foi observado que quando a quantidade de monômeros catiônicos que estão sendo polimerizados é no máximo 25 mol-%, como 3-25 mol-%, preferivelmente 4-17 mol-%, mais preferivelmente 5-12 mol-%, a floculação pela poliacrilamida anfotérica se realiza não apenas uma vez, via cargas catiônicas, mas é também reativada a floculação entre grupos catiônicos e aniônicos após quebra dos flocos por forças de cisalhamento causadas por várias etapas do processo, e a quantidade de monômeros catiônicos é suficiente para promover a drenagem, aumentando ainda mais o desempenho de drenagem e desaguamento por prensagem do sistema de 3 componentes.

[0022] A poliacrilamida anfotérica pode ter uma ionicidade total de 4-26 mol%. De acordo com uma modalidade preferida, a ionicidade total da poliacrilamida anfotérica fica na faixa de 4-18% molar, preferivelmente 5-13% molar, mais preferivelmente 6-12% molar, ainda mais preferivelmente 6-10% molar. A ionicidade total inclui todos os grupos que têm carga iônica na poliacrilamida anfotérica, a maioria dos grupos com carga originados dos monômeros iônicos, mas incluindo também outros grupos com carga originados de agentes de terminação de cadeia ou similares. Observou-se que a ionicidade total do polímero de, no máximo, 18 mol-% é benéfica, especialmente quando a viscosidade intrínseca é de 6-38 dl/g ou preferivelmente 6-20 dl/g. Uma maior ionicidade, especialmente cationicidade, pode causar supercationiza- ção quando o produto polimérico é usado em dosagens aumentadas. Supercationização do sistema de retenção pode causar problemas de depósito e problemas de formação de espuma.

[0023] Os monômeros catiônicos podem ser selecionados entre acrilato de 2-(dimetilamino)etila (ADAM), cloreto de 2- (acriloilóxi)etil]trimetilamônio (ADAM-Cl), acrilato de 2- (dimetilamino)etila - cloreto de benzila, acrilato de 2- (dimetilamino)etila - dimetilsulfato, metacrilato de 2-dimetilaminoetila (MADAM), cloreto de [2-(metacriloilóxi)etil] trimetilamônio (MADAM-Cl), metacrilato de 2- (dimetilamino)etila -dimetilsulfato, cloreto de [3- (acriloilamino)propil]trimetilamônio (APTAC), cloreto de [3- (metacriloilamino)propil]trimetilamônio (MAPTAC), cloreto de dialildi- metilamônio (DADMAC) e qualquer de suas misturas. De preferência, os monômeros catiônicos podem ser selecionados entre cloreto de [2- (acriloilóxi)etil]trimetilamônio (ADAM-Cl), cloreto de [3- (acriloilamino)propil]trimetilamônio (APTAC), e cloreto de [3- (metacriloilamino)propil]trimetilamônio (MAPTAC). Mais preferivelmente o monômero catiônico é cloreto de [2-(acriloilóxi)etil]trimetilamônio (ADAM-Cl).

[0024] Os monômeros aniônicos podem ser selecionados entre ácidos mono- ou dicarboxílicos insaturados, como ácido acrílico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacônico, ácido aconítico, ácido mesa- cônico, ácido citracônico, ácido crotônico, ácido isocrotônico, ácido angélico ou ácido tíglico. De preferência, os grupos aniônicos são originários do ácido acrílico.

[0025] De acordo com uma modalidade da invenção, a poliacrila- mida anfotérica é obtida por polimerização em gel de uma mistura rea- cional contendo monômeros necessários em um meio de polimeriza- ção. O teor de monômero na mistura reacional no início da polimeriza- ção pode ser de pelo menos 20% em peso. Na polimerização em gel, o teor de solvente não aquoso na mistura reacional é preferivelmente inferior a 10% em peso, de preferência inferior a 5% em peso, mais preferivelmente inferior a 3% em peso. Os monômeros da mistura rea- cional são polimerizados na presença de iniciador(es) utilizando poli- merização por radicais livres. A temperatura no início da polimerização pode ser inferior a 40°C ou inferior a 30°C. Por ve zes, a temperatura no início da polimerização pode ser até inferior a 5°C. A temperatura durante a polimerização pode ser 60-90°C. A polimer ização por radicais livres de monômeros produz poliacrilamida anfotérica, que está na forma de gel ou líquido altamente viscoso.

[0026] Após a polimerização em gel, a poliacrilamida anfotérica é fragmentada mecanicamente, tal como cortada (chopped) ou retalhada (shredded), bem como seca, pelo que é obtido um produto em partículas. Dependendo do equipamento de reação usado, o corte ou pica- mento podem ser realizados no mesmo aparelho de reação onde a polimerização ocorre. Por exemplo, a polimerização pode ser realizada em uma primeira zona de um misturador de parafuso, e a fragmentação da poliacrilamida anfotérica obtida é realizada em uma segunda zona do referido misturador de parafuso. É também possível que o corte, picamento ou outro ajuste de tamanho de partícula seja realizado em um aparelho de tratamento, que é separado do aparelho de reação. Por exemplo, a poliacrilamida anfotérica solúvel em água obtida pode ser transferida da segunda extremidade de um aparelho de reação, que é um transportador de correia, através de um crivo rotativo (rotating hole screen) ou similar, onde é cortado ou retalhado em pequenas partículas. Depois de cortar ou picar, a poliacrilamida fragmentada é seca e moída até um tamanho de partícula desejado. Poliacri- lamida seca é fácil de armazenar e transportar, além de proporcionar excelente estabilidade de armazenamento e longa vida de prateleira.

[0027] De acordo com uma modalidade da invenção, o teor total de polímero da poliacrilamida anfotérica obtida é de pelo menos 60% em peso, de preferência na faixa de 70 - 98% em peso, mais preferivelmente de 75 - 95% em peso, ainda mais preferivelmente de 80 - 95% em peso e ainda mais preferivelmente de 85-93% em peso. Como o teor de polímero da poliacrilamida anfotérica é alto, naturalmente a quantidade de poliacrilamida anfotérica ativa também é alta. O teor de umidade da poliacrilamida anfotérica é tipicamente de 5 a 12% em peso.

[0028] A poliacrilamida anfotérica de acordo com a invenção é substancialmente linear e não reticulada. De acordo com uma modalidade preferida da invenção, uma poliacrilamida anfotérica solúvel em água é preparada substancialmente na ausência de agente(s) de ramificação ou agente(s) de reticulação. De acordo com uma modalidade da invenção, o polímero compreende <0,01 mol-%, preferivelmente <0,005 mol-% e, mais preferivelmente, <0,001 mol-% de agente de ramificação ou agente de reticulação. Poliacrilamida anfotérica subs-tancialmente linear e não reticulada tem o benefício de atingir o mesmo desempenho usando dosagem mais baixa em comparação com polímeros substancialmente ramificados ou reticulados. Poliacrilamida anfotérica substancialmente linear e não reticulada tem melhor extensão dimensional, e é assim capaz de formar redes maiores com mi- cropartículas e coagulante, aumentando assim o aprisionamento de, por exemplo, amido. Também os grupos carregados são mais acessíveis para ligação em comparação com polímeros substancialmente ramificados ou reticulados.

[0029] O sistema de drenagem e desaguamento por prensagem de acordo com a presente invenção para fabricação de papel, cartão ou similar, compreende micropartículas siliciosas inorgânicas, como sílica coloidal ou bentonita. De acordo com uma modalidade preferida da invenção, micropartículas siliciosas inorgânicas são selecionadas entre partículas à base de sílica, microgéis de sílica, sílica coloidal, sóis de sílica, géis de sílica, polissilicatos, aluminossilicatos, polialumi- nossilicatos, borossilicatos, poliborossilicatos, zeólitas e argilas expansíveis, como bentonita. De preferência, as micropartículas siliciosas inorgânicas são sílica coloidal ou bentonita.

[0030] De acordo com uma modalidade da invenção, sílica coloidal é tipicamente utilizada como uma suspensão a 0,5 - 25% em peso, e pode ter um tamanho de partícula na faixa de 1-50 nm, preferivelmente de 2-30 nm. O valor S da sílica coloidal pode ser no máximo 40%, como 14 - 40%, preferivelmente 25 - 38%. Bentonita é tipicamente usada como suspensão a 1-5% em peso, e pode ter um tamanho de partícula na faixa de 200-800 nm, preferivelmente 300-500 nm. Bentonita e polpas de sílica coloidal podem ser ainda mais diluídas antes da adição à massa de fibras, se necessário.

[0031] Além disso, o sistema de drenagem e desaguamento por prensagem e de acordo com a presente invenção para fabricação de papel, cartão ou similar compreende um coagulante catiônico de alta carga com densidade de carga acima de 5 meq/g e preferivelmente acima de 6 meq/g determinada por PCD Mütek em pH 6. Coagulantes catiônicos de carga elevada são especialmente eficientes na retenção de coloides no papel formado, impedindo-os de bloquear a tela ou o feltro. De acordo com uma modalidade da invenção, um coagulante ca- tiônico de carga elevada com uma densidade de carga superior a 5 meq/g e, de preferência, superior a 6 meq/g é selecionado entre coa- gulantes à base de alumínio, polímeros orgânicos e suas misturas. O coagulante à base de alumínio pode ser selecionado no grupo compreendendo sulfato de alumínio, cloreto de alumínio, cloreto de polia- lumínio (PAC), silicato de polialumínio, sulfato de polialumínio (PAS), sulfato de sílica de polialumínio, aluminato de sódio, alúmen e qualquer das suas misturas. Polímeros catiônicos altamente carregados orgânicos podem ser selecionados no grupo compreendendo polietilenoimina, poliamina, poliDADMAC, poliAPTAC, poliMAPTAC, poli-ADAM-Cl e suas misturas.De preferência, os polímeros catiônicos altamente carregados orgânicos são polímeros contendo amina quaternária, tendo assim uma variação mínima ou nula de carga com o pH, selecionados no grupo compreendendo poliaminas que são copolímeros de epiclori- drina e amina, poliDADMAC, polyAPTAC, poliMAPTAC, poli-ADAM-Cl e misturas destes. Os polímeros catiônicos altamente carregados orgânicos podem ter um peso molecular ponderal médio de 20-900 kDa, de preferência 40-400 kDa, mais preferivelmente 50-250 kDa, de modo a funcionar mais como coagulante e menos como floculante, como os coagulantes à base de alumínio, equilibrando assim a quantidade de neutralização de carga e efeito de ponte do sistema de 3 componentes. De acordo com uma modalidade preferida da invenção, o coagulante é um coagulante à base de alumínio ou polímero orgânico ramifi- cado, mais preferivelmente, coagulante à base de alumínio. De acordo com uma modalidade preferida da invenção, o coagulante é coagulan- te à base de alumínio, como cloreto de polialumínio ou alúmen. Coa- gulantes à base de alumínio são preferidos devido à sua densidade de carga muito elevada, e podem ser feitos sob medida para funcionar especificamente no pH da polpa reciclada, que é tipicamente de 6-7,5. Os polímeros orgânicos ramificados proporcionam maior peso molecular com menor viscosidade da solução, o que é benéfico do ponto de vista de aplicação.

[0032] De acordo com uma modalidade preferida da invenção, o sistema de drenagem e desaguamento compreende poliacrilamida an- fotérica de acordo com a presente descrição, micropartículas inorgânicas de material silicioso, como sílica coloidal ou bentonita e cloreto de polialumínio.

[0033] De acordo com uma modalidade da presente invenção, o coagulante à base de alumínio, por exemplo, cloreto de polialumínio, tem uma basicidade na faixa de 20-90%, preferivelmente 30-70%, e mais preferivelmente 35-60%. A basicidade (%) é igual a mol OH-/mol Al x 100/3. Tipicamente, cloreto de polialumínio tem um teor de Al de 4-16% em peso e de preferência 5-10% em peso.

[0034] Quando o sistema de drenagem e desaguamento por prensagem de acordo com a presente invenção é utilizado na fabricação de papel, cartão ou similar, a poliacrilamida anfotérica é dissolvida em água, obtendo-se uma solução aquosa de poliacrilamida. A solução aquosa de poliacrilamida pode ser adicionada à massa de fibras como um produto químico da extremidade úmida. A poliacrilamida anfotérica pode ser adicionada na quantidade de 100 - 1000 g/t de massa de fibras seca, preferivelmente 200 - 900 g/t de massa de fibras seca, e mais preferivelmente 300 - 700 g/t de massa de fibras seca

[0035] A solução aquosa de poliacrilamida anfotérica pode ser adi- cionada à massa grossa ou à massa fina. A massa grossa é aqui entendida como uma massa ou material (furnish) fibroso, que tem uma consistência> 20 g/l, de preferência > 25 g/l, mais preferivelmente > 30 g/l. A massa fina é aqui entendida como uma massa fibrosa ou furnish, que tem consistência de 5-20 g/l. Em uma modalidade típica, o polímero anfotérico é adicionado à massa fina.

[0036] Quando a solução aquosa de poliacrilamida anfotérica é adicionada à massa fina, especialmente a drenagem pode ser melhorada. Em uma modalidade da invenção, a poliacrilamida anfotérica pode ser adicionada após uma fase de cisalhamento, como bombeamen- to, mistura ou peneiração. De acordo com uma modalidade preferida da invenção, a poliacrilamida anfotérica é adicionada após a última fase de cisalhamento antes da caixa de entrada de uma máquina de papel ou cartão. Quanto mais próxima da caixa de entrada for a adição da poliacrilamida anfotérica, melhor será o efeito de floculação alcan-çado.

[0037] Foi observado que quando a solução aquosa de poliacrila- mida anfotérica é adicionada à massa grossa, especialmente as propriedades de resistência do papel final, cartão ou semelhantes são melhoradas. Sem querer estar vinculado a qualquer teoria, supõe-se que, a poliacrilamida anfotérica entra efetivamente em contato com as fibras, especialmente na massa grossa, formando-se ligações entre os grupos carregados da poliacrilamida e a superfície carregada da fibra. Estas ligações aumentam o efeito de resistência que é obtido no papel ou cartão final. De acordo com uma modalidade, a adição da solução aquosa de poliacrilamida anfotérica está localizada após as torres de armazenamento de massa, mas antes que a massa grossa seja diluída no poço da tela ("wire pit") (silo fora da máquina) com água branca de recirculação curta (short loop). Para drenagem melhorada, uma outra adição de poliacrilamida anfotérica ou de uma poliacrilamida catiô- nica, como CPAM com uma proporção de monômero catiônico de 5-15 mol-% e peso molecular de 5-20 MDa, na massa fina, de preferência na proximidade da caixa de entrada, pode ser necessária como descrito acima. De acordo com uma modalidade da invenção, a solução aquosa de poliacrilamida anfotérica é adicionada tanto à massa grossa como à massa fina.

[0038] O coagulante catiônico de carga elevada pode ser adicionado diretamente à massa de fibras ou pode ser adicionado primeiro a um fluxo aquoso, o qual posteriormente é combinado com a massa de fibras em qualquer localização adequada, por exemplo, em qualquer local adequado da parte úmida. Exemplos de tais pontos de tempo ou locais incluem antes ou depois do refino da massa de fibras, na bomba de mistura (fan pump), antes ou na caixa de entrada.

[0039] Quando o coagulante catiônico de carga elevada é polímero orgânico este pode ser adicionado em uma quantidade de 50 - 1000 g/ton de polpa seca, de preferência 100 - 500 g/ton de polpa seca. Quando o coagulante catiônico de alta carga é coagulante à base de alumínio, ele pode ser adicionado na quantidade de 100 - 700 g/t de massa de fibras seca como Al3+.

[0040] De acordo com uma modalidade da invenção, micropartícu- las inorgânicas podem ser adicionadas à massa fina com uma consistência de 5-20 g/l. Em uma modalidade da invenção, as micropartícu- las inorgânicas podem ser sílica coloidal que é adicionada na quantidade de 100 - 600 g/t de massa de fibras seca, preferivelmente 100 - 500 g/t de massa de fibras seca. Alternativamente, as micropartículas inorgânicas podem ser bentonita que é adicionada na quantidade de 1 - 4 kg/t de massa de fibras seca, preferivelmente 1,5 - 3 kg/t de massa de fibras seca.

[0041] De acordo com uma modalidade, micropartículas inorgânicas e coagulante podem ser adicionados antes da última fase de cisa- lhamento antes da caixa de entrada de uma máquina de papel ou cartão. Tipicamente, antes de uma bomba de mistura (fan pump) da caixa de entrada ou tela da máquina.

[0042] De acordo com uma modalidade preferida da invenção, a poliacrilamida anfotérica, micropartículas inorgânicas e um coagulante catiônico de carga elevada são adicionados separadamente um do outro, de modo a evitar uma interação demasiado precoce entre os referidos componentes e, por exemplo gelificação dos componentes. Por exemplo, a poliacrilamida anfotérica pode ser adicionada à massa de fibras após a adição das micropartículas inorgânicas e do coagulante catiônico. Cada componente do sistema de drenagem e desaguamen- to por prensagem pode ser adicionado por adição direta a uma massa de fibras, tal como por injeção do referido componente na massa de fibras antes da entrada na caixa de entrada. O sistema de 3 compo-nentes de acordo com a presente invenção suporta forças de cisalha- mento, como bombeamento, mistura ou peneiramento, ou forças de cisalhamento no gerador de turbulência da caixa de entrada. Consequentemente, o sistema de 3 componentes da invenção é capaz de reflocular após o estágio de cisalhamento.

[0043] Em uma modalidade preferida, o componente coagulante é adicionado separadamente à massa de fibras, seguido por uma adição separada do componente de micropartícula inorgânico, tal como sílica coloidal, e apenas após o estágio de cisalhamento seguinte a solução aquosa compreendendo a poliacrilamida anfotérica é adicionada à massa de fibras.

[0044] Outros aditivos, como auxiliar de retenção poliacrilamida catiônica, e/ou amido catiônico da parte úmida podem ser adicionados para melhorar ainda mais a retenção e resistência.

[0045] No presente contexto, e como usado acima, o termo "massa de fibras" é entendido como uma suspensão aquosa, que compre- ende fibras e opcionalmente cargas. A massa de fibras também pode ser chamada de lama de polpa ou suspensão de polpa. A massa de fibras pode compreender cinzas em quantidade de pelo menos 5% em peso, pelo menos 10% em peso, preferivelmente pelo menos 14% em peso, mais preferivelmente pelo menos 16% em peso com base nos sólidos totais secos, que podem se originar da carga adicionada ou enchimentos e/ou pigmentos minerais de fibra reciclada ou de fonte de papel da máquina de papel (paper machine broke source). A quantidade de cinzas pode ficar na faixa de 10 a 30% e, de preferência, na faixa de 11 a 19%. A quantidade de cinza é calculada secando a massa e medindo o teor de cinzas. A norma ISO 1762, a uma temperatura de 525°C, é utilizada para medições do teor de cinzas. A cinza pode ser qualquer carga ou pigmento convencionalmente utilizada(o) na fabricação de papel e cartão, como carbonato de cálcio moído, carbonato de cálcio precipitado, argila, talco, gesso, dióxido de titânio, silicato sintético, tri-hidrato de alumínio, sulfato de bário, óxido de magnésio ou suas misturas. O sistema da invenção provê resistência, drenagem e retenção de papel melhoradas para massas com alto teor de cinzas em comparação com sistemas existentes, uma vez que os componentes da presente invenção não causam floculação excessiva que provoque uma má formação que diminua as propriedades de resistência do produto papel. Assim, os componentes da invenção podem ser usados em quantidades que melhorem significativamente a retenção de cinzas, drenagem e resistência. Tipicamente, folhas com elevado teor de cinzas são mais fracas e usando o sistema da presente inven-ção, resistência a úmido pode ser melhorada aumentando o conteúdo seco após a prensagem a úmido, diminuindo assim a susceptibilidade de rupturas de folha e consequentemente de perda de tempo de produção e facilitando uma maior velocidade de produção.

[0046] De acordo com uma modalidade preferida da invenção, a poliacrilamida anfotérica, micropartículas inorgânicas e coagulante ca- tiônico de carga elevada podem ser adicionados à massa de fibras composta de material fibroso reciclado. Isso significa que as fibras na massa de fibras originam-se preferivelmente de papel reciclado e/ou papelão ondulado velho (OCC). De acordo com uma modalidade preferida, a massa de fibras a ser tratada contém pelo menos 20% em peso, de preferência pelo menos 50% em peso de fibras originárias de material fibroso reciclado. Em algumas modalidades, a massa de fibras pode conter até > 70% em peso, por vezes até >80% em peso, de fibras originárias de material fibroso reciclado. Em algumas modalidades, a invenção pode ser utilizada com uma massa de fibras consistindo de 100% de material fibroso reciclado como aditivo de resistência e auxiliar de drenagem para melhorar a produtividade da máquina. O sistema de 3 componentes da invenção também pode ser utilizado com outras fibras celulósicas incluindo polpa kraft branqueada e não branqueada.

[0047] De acordo com uma modalidade da invenção, a massa de fibras tem uma condutividade de pelo menos 2 mS/cm, mais preferivelmente de pelo menos 3 mS/cm, e ainda mais preferivelmente na faixa de 3,5 - 10 mS/cm. O sistema de 3 componentes de acordo com a invenção tem um bom desempenho de retenção, desempenho de retenção de amido, resistência e desempenho de drenagem nestas condutividades, em comparação com um desempenho de químicos de papel tradicionais como CPAM que já começam a perder o seu desempenho em condutividades elevadas. A presente invenção continua tendo um bom desempenho mesmo em condutividades mais altas.

[0048] De acordo com uma modalidade da invenção, a massa de fibras tem um teor de amido de pelo menos 1% em peso, de preferência pelo menos 3% em -peso, mais preferivelmente pelo menos 4% em peso, com base nos sólidos totais secos em qualquer ponto antes da adição da poliacrilamida anfotérica da invenção. O teor de amido da massa de fibras pode ser de 1 - 20% em peso, preferivelmente de 2 - 10% em peso e mais preferivelmente de 4 - 8% em peso, com base nos sólidos totais secos, em qualquer ponto antes da adição da poliacrilamida anfotérica da invenção O sistema da invenção retém o amido, originário de material fibroso reciclado ou amido adicionado a um processo, eficazmente com o efeito de que o rendi-mento do papel é mais elevado e diminui a carga de COD nas águas residuais. Sem querer estar ligado a qualquer teoria, acredita-se que os componentes da presente invenção formam um sistema similar a uma rede 3D que é capaz de efetivamente reter mesmo amido não carregado.

[0049] O sistema e método da presente invenção podem ser aplicados a qualquer tipo de processo de fabricação de papel e cartão. Incluem-se todos os tipos e graus adequados de papéis e cartões, tais como papel kraft, papel-capa para papelão ondulado (linerboard), pa- pel-capa com fibras recicladas (testliner), papel-miolo para papelão ondulado (fluting), papel para sacos (sack paper), cartão cinzento misto com cobertura branca (white lined chipboard), papelão para rolo central (core board) ou cartão/papelão para caixas dobráveis (folding boxboard). Assim, a invenção refere-se a um processo para a produ-ção de papel ou cartão a partir de uma massa de fibras tratada com o método de acordo com a invenção, em que a massa de fibras tratada forma uma folha fibrosa e drenada. As etapas para formar a massa de fibras, drenar e secar podem ser realizadas de qualquer maneira adequada geralmente conhecida pelos peritos na arte.

EXPERIMENTAL

[0050] Algumas modalidades da invenção estão descritas nos exemplos não limitativos a seguir.

Produção de poliacrilamida anfotérica Descrição geral da preparação do produto polimérico

[0051] Preparação da solução de monômero é descrita para os exemplos abaixo e outras soluções de monômero são preparadas de maneira análoga. Os monômeros usados e suas proporções para cada produto polimérico testado são dados na Tabela 1.

[0052] Após preparação do monômero de acordo com a descrição, a solução de monômero é purgada com fluxo de nitrogênio para remover o oxigênio. Um iniciador, 2-hidróxi-2-metilpropiofenona em polieti- lenoglicol-água (1: 1 em peso), é adicionado à solução de monômero e a solução de monômero é colocada em uma bandeja para formar uma camada de cerca de 1 cm sob luz UV. A luz UV fica principalmente na faixa de 350 - 400 nm; por exemplo, tubos de luz Philips Actinic BL TL 40W podem ser usados. A intensidade da luz aumenta à medida que a polimerização prossegue até se completar a polimerização. Nos primeiros 10 minutos, a intensidade da luz é de 550 μW/cm2 e, após 30 minutos, é de 2000 μW/cm2. O gel obtido é passado através de uma extrusora e seco até uma umidade inferior a 10% à temperatura de 60°C. O polímero seco é moído e peneirado até um ta manho de partícula de 0,5 a 1,0 mm. Preparação de solução de monômero para EXP 1, que é um polímero anfótero com carga líquida catiônica, no qual o monômero catiônico é ADAM-Cl e o monômero aniônico é ácido acrílico

[0053] Solução de monômero é preparada misturando 248,3 g de solução de acrilamida a 50%, 0,01 g de solução de sal de Na de DTPA a 40%, 2,9 g de gluconato de sódio, 4,4 g de dipropilenoglicol, 1,9 g de ácido adípico e 7,2 g de ácido cítrico em um reator de vidro de laboratório com temperatura controlada a 20 - 25°C. A mistura é agitada até que substâncias sólidas sejam dissolvidas. À solução são adicionados 32,6 g de ADAM-Cl a 80%. O pH da solução é ajustado para 3,0 com ácido cítrico, e 2,8 g de ácido acrílico são adicionados à solução. A solução de iniciador é de 5 ml de 2-hidróxi-2-metilpropiofenona a 6% em solução de polietilenoglicol-água (1:1 em peso). A preparação é continuada como descrito na descrição geral acima. Preparação de solução de monômero para EXP 2, que é um polímero anfótero com carga líquida neutra, no qual o monômero catiônico é MAPTAC e o monômero aniônico é ácido acrílico

[0054] A solução de monômero é preparada misturando 241,4 g de solução de acrilamida a 50%, 0,0085 g de solução de sal de Na de DTPA a 40%, 2,8 g de gluconato de sódio, 1,8 g de ácido adípico e 6,5 g de ácido cítrico em um reator de vidro de laboratório com temperatura controlada a 20 - 25°C. A mistura é agitada até que substâncias sólidas sejam dissolvidas. À solução são adicionados 41,7 g de MAPTAC a 50%. O pH da solução é ajustado para 3,0 com ácido cítrico e 6,8 g de ácido acrílico são adicionados à solução. A solução de iniciador é 6,5 ml de 2-hidróxi-2-metilpropiofenona a 12% em solução de polietile- noglicol-água (1:1 em peso). A preparação é continuada como descrito na descrição geral acima. Preparação de solução de monômero para EXP 3, que é um polímero anfótero com carga líquida aniônica, no qual o monômero catiônico é MAPTAC e o monômero aniônico é ácido acrílico

[0055] A solução de monômero é preparada misturando 255,3 g de solução de acrilamida a 50%, 0,0085 g de solução de sal de Na de DTPA a 40%, 2,8 g de gluconato de sódio, 6,5 g de ácido cítrico e 1,8 g de ácido adípico em um reator de vidro de laboratório com temperatura controlada a 20 - 25°C. A mistura é agitada até que substâncias sólidas sejam dissolvidas. À solução são adicionados 22,1 g de MAPTAC a 50%. O pH da solução é ajustado para 3,0 com ácido cítrico, e 11,6 g de ácido acrílico são adicionados à solução. A solução de iniciador é 6,5 ml de 2-hidróxi-2-metilpropiofenona a 12% em solução de polietilenoglicol-água (1:1 em peso). A preparação é continuada como descrito na descrição geral acima.

[0056] Viscosidades intrínsecas dos produtos poliméricos foram determinadas com o viscosímetro capilar Ubbelohde em NaCl 1 M a 25°C. O pH da solução de polímero para determinação da viscosidade capilar foi ajustado para 2,7 por ácido fórmico para evitar o impacto da provável complexação de poli-íons para a viscosidade. Pesos moleculares foram calculados usando os parâmetros "K" e "a" da poliacrilami- da. O valor do parâmetro "K" é 0,0191 ml/g e o valor do parâmetro "a" é 0,71. Valores determinados de viscosidade intrínseca e valores calculados de pesos moleculares para os produtos poliméricos testados são também apresentados na Tabela 1. Tabela 1. Monômeros, suas proporções, valores de viscosidade intrínseca e valores calculados de pesos moleculares para produtos po- liméricos testados.

Exemplos de aplicação Métodos

[0057] Dispositivos e normas de teste de polpa e folha são fornecidos na Tabela 2. O valor de resistência SCT indexado é a resistência dividida pela gramatura do papel/cartão. Tabela 2. Dispositivos e normas de teste de polpa e folha.

Exemplo de Aplicação 1 Preparação de Polpa

[0058] OCC europeu e kraft (não branqueado) foram utilizados como matéria-prima. O OCC contém cerca de 16% de cinzas. O amido original da polpa de OCC foi consumido da amostra durante o tempo de armazenamento de uma semana a +5°C de temperatura. Propriedades de polpa e água são apresentadas na Tabela 3. OCC e kraft foram misturados na proporção de 1: 1 com base na matéria seca. A água de diluição foi preparada misturando água branca e filtrado claro em uma proporção de 1: 1. A mistura de polpa foi diluída com a água de diluição preparada a uma consistência de 0,7%. O teor de amido da polpa de teste foi de cerca de 2,5%, com base nos sólidos totais se-cos. Tabela 3. Propriedades de polpas e águas.

Teste DDA

[0059] Analisador de drenagem dinâmica (dynamic drainage analyzer - DDA) de Akribi Kemi Konsulter, Suécia foi usado para medir retenção e drenagem. 500 ml de polpa foram usados para cada ponto de teste. Alúmen e polpa foram adicionados a um "quebrador" (breaker) -de 500 ml com agitação magnética de 100 rpm por 10 min antes da drenagem. A polpa foi vertida no DDA 30 s antes da drenagem e o agitador do DDA foi ajustado para 1000 rpm. Tempos de teste de adição de químicos são indicados como tempo negativo antes do início da drenagem na Tabela 4. A agitação foi interrompida 2 s antes da drenagem. O vácuo foi de 300 mbar por 30 s após o início da drenagem e a abertura da tela foi de 0,25 mm.

[0060] O tempo de drenagem foi registrado e a turbidez do filtrado foi medida imediatamente. A folha úmida foi pesada e prensagem por via úmida das folhas foi completada individualmente imediatamente após os testes de drenagem usando Lorenz & Wettre (prensa úmida durante 1 min a 4 bar de pressão, 2 papéis para plotter (plotter papers) em ambos os lados da torta de DDA). A folha prensada foi pesada e, em seguida, a folha oriunda da tela foi seca em secador de placa quente Lorenz & Wettre para secar para cálculo de retenção. As folhas foram pesadas após secagem. SCT foi medido a partir das folhas do DDA. Determinação de amido solúvel a partir do filtrado de DDA

[0061] Testes usam o seguinte procedimento desenvolvido neste projeto para determinação de amido na fibra reciclada: 25 ml de filtrado foram adicionados a 10 ml de HC1 a 10% em peso. A mistura foi agitada durante 10 min em quebrador (breaker) de 50 ml com agitador magnético e depois a mistura foi filtrada por gravitação em um funil com papel de filtro faixa preta. 1 ml da mistura filtrada foi adicionado a 0,5 ml de reagente de iodo, que consistia em 7,5 g de KI/l + 5 g/l de I2. O valor de absorbância foi medido a 610 nm pelo espectrofotômetro Hach Lange DR 900, 2 minutos após a adição da solução de iodo. O zeramento do espectrofotômetro foi feito com a amostra antes da adição de iodo.

[0062] Utilizou-se o amido degradado não iônico C*film 07311 como referência para fazer a equação de calibração para o teor de amido. O teor de amido da polpa de teste foi determinado pelo mesmo método que o teor de amido do filtrado de DDA. O teste de Blanc para absorbância da solução de HCl-iodo foi feito para subtrair a absorbân- cia da linha de base do resultado. A retenção de amido foi calculada como: (amido da polpa - amido do filtrado)/amido da polpa * 100%. Produtos Químicos

[0063] Alúmen: sulfato de alumínio, seco.

[0064] Amido úmido da extremidade (Wet end starch): Meribond 155 da Tate & Lyle, cozido a 1% de concentração a 97°C por 30 min.

[0065] Amido de encolamento superficial: C*film 07312 da Cargill, cozido a 1% de concentração a 97°C por 30 min

[0066] EXP 1, PAM anfotérico descrito no exemplo anterior, dissolvido a 0,5% e adicionalmente diluído a 0,05%

[0067] CPAM1: FennoPol K6340T, polímero de retenção de polia- crilamida catiônica seca de alto peso molecular da Kemira.

[0068] Bentonita: Altonite SF da Kemira, bentonita de retenção. Resultado dos Testes

[0069] O programa de teste é apresentado na Tabela 4. Com base nos resultados (Tabela 5) comparados com o teste 3, que é um sistema de drenagem típico para papel-capa para papelão ondulado (linerboard), o sistema de acordo com a invenção nos testes 6 - 7 atingiu simultaneamente tempo curto de drenagem, baixa turbidez do filtrado, alta secura após formação, alto teor de sólidos após prensagem, retenção, resistência SCT e retenção de cinzas medida por cinzas na folha. O efeito do polímero anfotérico no teste 9 também foi claro em comparação com o teste 8 sem polímero anfotérico. O teste 11 mostra a queda na resistência SCT, quando é utilizada uma dosagem elevada de polímero de retenção convencional. Tabela 4. Pontos de teste.

Tabela 5. Resultados dos testes.

Exemplo de Aplicação 2 Preparação de polpa

[0070] Papel capa com fibras recicladas (testliner) da Europa central foi usado como matéria-prima. O papel-capa com fibras recicladas (testliner) contém cerca de 17% de cinza e 5% de amido de encola- mento superficial, que foi amido de milho nativo degradado enzimati- camente. A água de diluição foi feita a partir da água da torneira, ajustando a concentração de Ca2+ para 520 mg/l com CaCl2 e ajustando a condutividade a 4 mS/cm com NaCl. O papel-capa foi cortado em quadrados de 2 x 2 cm. 2,7 l de água de diluição foram aquecidos a 85°C. Os pedaços de papel-capa foram molhados por 5 minutos em água de diluição a 2% de concentração antes da desintegração. A polpa foi desintegrada no desintegrador Britt Jar com 30 000 rotações. A polpa foi diluída para 0,5% com adição de água de diluição.

Teste DDA

[0071] O DDA (analisador dinâmico de drenagem) da Akribi Kemi Konsulter, Suécia foi usado para medir retenção e drenagem. 500 ml de polpa foram usados para cada ponto de teste. Cloreto de polialumí- nio (PAC) e polpa foram adicionados ao quebrador (breaker) de 500 ml com agitação magnética de 100 rpm por 10 min antes da drenagem. Outros tempos de adição de produtos químicos de teste são indicados como tempo negativo antes do início da drenagem na Tabela 6. A polpa foi vertida no DDA 30 s antes da drenagem e o agitador de DDA foi ajustado para 1000 rpm. A agitação foi interrompida 2 s antes da drenagem. O vácuo foi de 300 mbar por 30 s após o início da drenagem e a abertura da tela foi de 0,25 mm.

[0072] O tempo de drenagem foi registrado e a turbidez do filtrado foi medida imediatamente. A folha úmida foi pesada e prensagem por via úmida das folhas foi completada individualmente imediatamente após os testes de drenagem na prensa úmida Lorenz & Wettre durante 1 min a 4 bar de pressão, 2 papéis para plotter (plotter papers) em ambos os lados da torta de DDA. A folha prensada foi pesada. Folha oriunda da tela foi seca em secador de placa quente Lorenz & Wettre para secar para cálculo de retenção. As folhas foram pesadas após secagem.

Determinação de amido solúvel a partir do filtrado de DDA

[0073] A determinação de amido solúvel foi realizada como o exemplo de aplicação anterior.

Produtos Químicos

[0074] PAC 3: Cloreto de polialumínio, 5,2% Al e 70% de basicida- de.

[0075] Sílica: sílica coloidal estruturada, valor de S: 34, área superficial 750, pH: 10.6, solução aquosa diluída a 0,5%.

[0076] EXP 1, PAM anfotérico descrito no exemplo anterior, dissolvido a 0,5% e adicionalmente diluído a 0,05%

[0077] EXP 2, PAM anfotérico descrito no exemplo anterior, dissolvido a 0,5% e adicionalmente diluído a 0,05%

[0078] EXP 3, PAM anfotérico descrito no exemplo anterior, dissolvido a 0,5% e adicionalmente diluído a 0,05%

[0079] APAM: FennoPol A8050 R, polímero de retenção de polia- crilamida aniônica seca de alto peso molecular da Kemira.

Resultado dos Testes

[0080] O plano e resultados de teste são apresentados nas Tabelas 6 - 7. O sistema de drenagem convencional com APAM (teste 4-5) usa dosagens de 0,1-0,2 kg/t, porque dosagem mais alta não contribui para retenção ou drenagem. Os sistemas de acordo com a invenção (testes 6-11) melhoram o tempo de drenagem, turbidez do filtrado, redução do amido do filtrado e a retenção. EXP 1, polímero anfotérico com carga líquida catiônica apresenta um desempenho melhor do que o polímero anfótero neutro ou aniônico. Tabela 6. Plano de teste, tempo de dosagem e quantidades de dosagem.

Tabela 7. Resultados dos Testes.

Exemplo de Aplicação 3

[0081] Preparação de polpa, teste DDA e determinação de amido como no exemplo anterior, mas o papel-capa com fibras recicladas (testliner) era da Europa oriental, tendo cerca de 16% de cinzas e cerca de 5% de amido.

Produtos Químicos

[0082] PAC 1: Cloreto de polialumínio, 7,5% Al e 40% de basicida- de.

[0083] PAC 3: Cloreto de polialumínio, 5,2% Al e 70% de basicida- de.

[0084] Sílica: sílica coloidal estruturada, valor S: 34, área superficial 750, pH: 10,6, solução aquosa diluída a 0,5%.

[0085] EXP 2, PAM anfotérico descrito no exemplo anterior, dissolvido a 0,5% e adicionalmente diluído a 0,05%.

Resultados dos Testes

[0086] Os testes comparam coagulantes PAC (Tabela 8 - 9) e níveis de dosagem dos componentes. Tanto o PAC1 como o PAC3 tiveram um bom desempenho. O melhor resultado foi obtido com o teste 8, que possui dosagem mais alta de componentes. O teste 2 indicou que a dosagem de PAC (0,375 kg/t como Al) estava muito baixa para alcançar o melhor desempenho. É benéfico manter certa faixa de taxa de dosagem para componentes do sistema com cargas diferentes. Os testes 5-6 estão no mesmo nível dos testes 3-4. Isso indica que o conteúdo de Al adicionado é crítico, e a faixa de basicidade de 40-70% é boa para esta aplicação. Tabela 8. Plano de teste, tempo de dosagem e quantidades de dosagem.

Tabela 9. Resultados dos Testes

Exemplo de Aplicação 4

[0087] Preparação de polpa, teste de DDA e determinação de amido como no exemplo anterior, mas o papel-capa com fibras recicladas (testliner) da Europa Oriental foi desintegrado até filtrado claro e 250 ml de água branca foram adicionados a 250 ml de polpa de consistência a 1% a -30 s no teste de DDA. As propriedades da água são expressas na Tabela 10. Tabela 10. Propriedades da água para fabricação de massa de teste.

Produtos Químicos

[0088] PAC 3: Cloreto de polialumínio, 5,2% Al e 70% de basicidade.

[0089] EXP 1, PAM anfotérico descrito no exemplo anterior, dissolvido a 0,5% e adicionalmente diluído a 0,05%.

[0090] CPAM 2: FennoPol K3500 P, polímero de retenção de poli- acrilamida catiônica seca de peso molecular médio da Kemira.

[0091] Bentonita: Altonite SF da Kemira, bentonita de retenção. Resultado dos Testes

[0092] Experiências deste exemplo (Tabelas 11-12) indicam que o tempo de drenagem, sólidos após formação e sólidos após prensagem podem ser melhorados simultaneamente com o sistema da invenção nos testes 5-7 em comparação com o sistema sem polímero anfotéri- co. Muito boa turbidez de filtrado foi conseguida nos testes 6-7, onde a dosagem de polímero anfotérico foi de 0,5-0,7 kg/t. Polímero anfotérico também age sozinho (testes 2-3), mas melhor tempo de drenagem e melhorias na retenção de amido são obtidos apenas usando os três componentes. Tabela 11. Plano de teste, tempo de dosagem e quantidades de dosagem

Tabela 12. Resultados dos Testes

[0093] Mesmo que a invenção tenha sido descrita com referência ao que atualmente parece ser as modalidades mais práticas e preferidas, entende-se que a invenção não deve ser limitada às modalidades descritas acima, mas a invenção destina-se também a cobrir diferentes modificações e soluções técnicas equivalentes no escopo das reivindicações anexas.

Claims

1. Sistema de drenagem e desaguamento por prensagem para fabricação de papel, cartão ou similar, caracterizado pelo fato de que compreende: (a) poliacrilamida anfotérica, que é um copolímero obtido por polimerização de (met)acrilamida com 1-25 mol-% de monômeros catiônicos e 0,1-24 mol-% de monômeros aniônicos, tendo a poliacrilamida uma viscosidade intrínseca na faixa de 6-38 dl/g, determinada em NaCl 1 M a 25°C, (b) micropartículas inorgânicas de material silicioso, como sílica coloidal ou bentonita, e (c) um coagulante catiônico de alta carga com uma densidade de carga superior a 5 meq/g e, de preferência, superior a 6 meq/g determinada em pH 6 e selecionado entre coagulantes à base de alumínio, polímeros orgânicos e suas misturas.

2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que a poliacrilamida anfotérica tem a viscosidade intrínseca preferivelmente na faixa de 6 - 20 dl/g e mais preferivelmente de 7- 15 dl/g, determinada em NaCl 1M a 25°C.

3. Sistema de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato que a poliacrilamida anfotérica tem uma carga líquida catiônica, determinada por detector de carga de partícula em pH 2,7.

4. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato que a densidade de carga catiônica da poliacrilamida anfotérica fica na faixa de 0,2 - 4 meq/g, preferivelmente de 0,35 - 3 meq/g, mais preferivelmente de 0,5 - 2 meq/g, e ainda mais preferivelmente de 0,6 - 1,6 meq/g, determinada por detector de carga de partícula em pH 2,7.

5. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato que a poliacrilamida anfotérica é o copolímero obtido por polimerização de (met)acrilamida com 3 -25 mol- %, preferivelmente 4 - 17 mol-%, mais preferivelmente 5 - 12 mol-% de monômeros catiônicos e 0,1 -24 mol-%, preferivelmente 0,1-15 mol-%, mais preferivelmente 0,5 - 9 mol-%, de monômeros aniônicos.

6. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato que a poliacrilamida anfotérica é obtida por polimerização em gel, em que o teor de solvente não aquoso durante a polimerização é inferior a 10% em peso, preferivelmente inferior a 5% em peso, mais preferivelmente inferior a 3% em peso.

7. Sistema de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato que o teor de polímero da poliacrilamida anfotérica é de pelo menos 60% em peso, preferivelmente na faixa de 70 - 98% em peso, mais preferivelmente de 75 - 95% em peso, ainda mais preferivelmente de 80 - 95% em peso, e ainda mais preferivelmente de 85 - 93% em peso.

8. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato que a poliacrilamida anfotérica compreende < 0,01 mol-%, preferivelmente < 0,005 mol-%, e mais preferivelmente < 0,001 mol-% de agente de ramificação ou agente de reticulação.

9. Sistema de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato que o coagulante com alta carga catiônica é - coagulante à base de alumínio que é selecionado no grupo compreendendo sulfato de alumínio, cloreto de alumínio, cloreto de polialumínio (PAC), silicato de polialumínio, sulfato de polialumínio (PAS), sulfato de sílica de polialumínio, aluminato de sódio, alúmen e qualquer das suas misturas, e/ou - polímero orgânico, que é selecionado entre polietilenoimina, poliamina, poliDADMAC, poliAPTAC, poliMAPTAC, poli-ADAM-Cl e quaisquer de suas misturas.

10. Uso de sistema como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de ser na fabricação de papel kraft, papel-capa para papelão ondulado, papel-capa com fibras recicladas, papel-miolo para canelura, papel para sacos, cartão cinzento misto com cobertura branca, papelão para rolo central ou cartão/papelão para caixas dobráveis.

11. Método para fabricação de papel, cartão ou similar, caracterizado pelo fato de que compreende - obter uma massa de fibras compreendendo fibras originárias de material fibroso reciclado, polpa kraft não branqueada e/ou polpa semiquímica não branqueada, em que a massa de fibras tem uma condutividade de pelo menos 1 mS/cm, - adicionar à massa de fibras uma solução aquosa de poliacrilamida anfotérica solúvel em água, que é um copolímero obtido por polimerização de (met)acrilamida com 1-25 mol-% de monômeros catiônicos e 0,1 - 24 mol-% de monômeros aniônicos, a poliacrilamida tendo viscosidade intrínseca na faixa de 6-38 dl/g, determinada em NaCl 1 M a 25°C, - adicionar à massa de fibras micropartículas inorgânicas de material silicioso, como sílica coloidal ou bentonita, - adicionar à massa de fibras ou a um fluxo aquoso a ser combinado com a massa de fibras um coagulante catiônico de alta carga com uma densidade de carga acima de 5 meq/g e preferivelmente acima de 6 meq/g determinada em pH 6, e selecionado entre coagulantes à base de alumínio, polímeros orgânicos e suas misturas, e - formar uma rede fibrosa a partir da massa de fibras.

12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato que - a poliacrilamida anfotérica é adicionada na quantidade de 100 - 1000 g/t de massa de fibras seca, preferivelmente 200 - 900 g/t de massa de fibras seca, e mais preferivelmente 300 - 700 g/t de massa de fibras seca, - as micropartículas inorgânicas de sílica coloidal são adicionadas na quantidade de 100 - 600 g/t de massa de fibras seca, ou as micropartículas inorgânicas de bentonita são adicionadas na quantidade de 1 - 4 kg/t de massa de fibras seca, e - o coagulante catiônico é um coagulante à base de alumínio, que é adicionado na quantidade de 100 - 700 g/t de massa de fibras seca como Al3+, ou o coagulante catiônico é um polímero orgânico que é adicionado em uma quantidade de 50 - 1000 g/ton de polpa seca, preferivelmente de 100 - 500 g/ton de polpa seca.

13. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo fato que a poliacrilamida anfotérica é adicionada após o último estágio de cisalhamento antes da caixa de entrada da máquina de papel ou cartão.

14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato que a poliacrilamida anfotérica é adicionada após a adição das micropartículas e do coagulante catiônico de alta carga.

15. Método de acordo com quaisquer das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato que a massa de fibras tem um teor de cinzas de pelo menos 10% em peso, preferivelmente de pelo menos 14% em peso, mais preferivelmente de pelo menos 16% em peso, com base nos sólidos totais secos.