BR112018072376B1

BR112018072376B1 - Composição para o tratamento da superfície de um produto de papel e método para melhorar a resistência do papel ou papelão a penetrantes aquosos

Info

Publication number: BR112018072376B1
Application number: BR112018072376-2A
Authority: BR
Inventors: Susan M. Ehrhardt; Daniel F. Varnell
Original assignee: Solenis Technologies, L.P
Priority date: 2016-05-03
Filing date: 2017-04-21
Publication date: 2023-05-02
Also published as: EP3452658A1; CA3022087C; CA3022087A1; TW201807292A; US10865526B2; KR102469489B1; RU2741610C2; KR20190004315A; RU2018141601A3; AU2017259858A1; ZA201808132B; WO2017192281A1; BR112018072376A2; CL2018003100A1; CN109477308A; RU2018141601A; US20190330803A1; US10865525B2; MX2018013323A; AU2017259858B2

Abstract

A presente invenção refere-se a uma composição e método para conferir a papel e papelão resistência a penetrantes aquosos usando biopolímeros renováveis, bem como se refere ao papel e papelão resultantes. Os biopolímeros renováveis quando combinados com polímeros hidroxilados solúveis em água ou sais solúveis em água e aplicados à superfície de papel ou papelão resultam em resistência a penetrantes aquosos.

Description

[0001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente US N° 62/331000, depositado em 3 de maio de 2016, cujo conteúdo é aqui incorporado na íntegra como referência.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] A presente invenção refere-se ao uso de composições po- liméricas baseadas em materiais renováveis para melhorar a resistência de papel e papelão a penetrantes aquosos quando a composição é aplicada à superfície do papel ou papelão. Mais especificamente, os biopolímeros renováveis são derivados de lignina e quando combinados com polímeros hidroxilados solúveis em água e/ou sais solúveis em água formam uma formulação de colagem à base de lignina que é então aplicada à superfície do papel ou papelão.

[0003] Uma prensa de colagem é tipicamente usada para aplicar amido à superfície do papel ou papelão para melhorar a suavidade, imprimibilidade e resistência. É bem conhecida a inclusão de um agente de colagem na solução de prensa de colagem para melhorar a resistência a fluidos aquosos (por exemplo, tintas de impressão, adesivos etc.). Os produtos comumente utilizados para esse fim são baseados em materiais não renováveis, como, por exemplo, polímeros de estireno-acrílico, polímeros de estireno-anidrido maleico etc. É claramente desejável proporcionar uma alternativa baseada em materiais renováveis, tais como biopolímeros. A presente invenção refere-se ao uso de lignina em uma prensa de colagem para fornecer papel e papelão com resistência a penetrantes aquosos. Além disso, o método proporciona o efeito benéfico da inclusão de certos sais na formulação de colagem.

[0004] A lignina é o polímero tridimensional amorfo que ‘cola’ entre si fibras de celulose, dando às plantas sua integridade estrutural. A lignina é responsável por cerca de um terço da massa de uma árvore. A lignina é uma rede ramificada reticulada de unidades de C9 fenil- propenila resultantes da polimerização enzimática desidrogenativa de álcool cumarílico (comum em gramas), álcool coniferílico (comum em madeiras macias) e álcool sinapílico (comum em madeira nobre). A proporção relativa dessas unidades depende da fonte de lignina (ou seja, planta). Para mais detalhes sobre a química da lignina, consulte Relatório PNNL-16983 (Holladay JE, White JF, Bozell JJ, Johnson D. Top value-added chemicals from biomass. Volume II - results of screening for potential candidates from biorefinery. 2007) e as referências nele citadas.

[0005] O objetivo dos processos de polpação química é separar a lignina das fibras de celulose, deixando a celulose e hemiceluloses na forma de fibras intactas a serem usadas na fabricação de papel. Isso é realizado degradando e extraindo quimicamente a lignina. Os dois métodos principais de polpação química são os processos sulfito e kraft.

[0006] O processo sulfito, que foi desenvolvido em 1867, é tipica mente um processo ácido que usa ácido sulfuroso e o íon bissulfito para remover a lignina a temperatura e pressão elevadas. Os sulfitos combinam-se com a lignina para formar sais de ácido lignossulfônico que são solúveis no licor de cozimento aquoso. Os lignossulfonatos no licor de cozimento consumido são úteis como agentes de dispersão, aglutinantes, adesivos e aditivos de cimento.

[0007] O processo de polpação sulfato, ou kraft, (1884) é um pro cesso alcalino que utiliza hidróxido de sódio e sulfeto de sódio para remover a lignina a temperatura e pressão elevadas. A lignina é dividida em segmentos menores cujos sais de sódio são solúveis no licor de cozimento alcalino. O licor residual desse processo, conhecido como licor negro, contém esses fragmentos de lignina que são referidos como lignina kraft. A lignina kraft não é sulfonada e só é solúvel em água a um pH acima de cerca de 10.

[0008] Uma parte integrante do processo de polpação kraft é o ci clo de recuperação em que os produtos químicos de produção de pasta são regenerados e a lignina queimada para produzir vapor e energia para o processo. Esse processo de recuperação pode tornar-se um ponto de estrangulamento no processo de polpação, limitando a produção de celulose. Para resolver esse problema, foram desenvolvidos processos para separar de forma eficiente lignina do licor negro, reduzindo a carga na caldeira de recuperação.

[0009] Dois desses processos são o processo LignoBoost™ de senvolvido por STFI-Packforsk em colaboração com a Universidade de Tecnologia de Chalmers (EP1794363B1, US2010/0325947A1) e o processo LignoForce ™ desenvolvido pela FPInnovations (US 2011/0297340A1). No processo LignoBoost™, lignina é precipitada do licor negro kraft usando dióxido de carbono (baixando o pH para cerca de 10), em seguida separada por filtração e lavada de modo controlado. O produto de lignina resultante é enriquecido até >95% de lignina. No processo LignoForce™ o licor negro é primeiro oxidado antes da precipitação. A lignina separada utilizando esses processos pode ser usada como combustível, ou como matéria-prima de baixo custo para outras aplicações, tais como fibras de carbono ou produtos químicos aromáticos (por exemplo, antioxidantes).

[00010] Há também outros processos conhecidos para a separação de lignina de biomassa. Polpação organosolv é um termo geral para o uso de solventes orgânicos, tal como o etanol, para remover lignina da madeira. Outras fontes de lignina incluem lignina de pirólise, lignina de explosão de vapor, lignina de ácido diluído e lignina alcalina oxidante (PNNL 16983). Ligninas resultantes desses processos não são sulfo- nadas, por isso são apenas solúveis em água sob pH alcalino.

[00011] A lignina é o segundo biopolímero mais abundante na crosta terrestre, segundo apenas em relação à celulose da qual é separado. Assim sendo, aplicações de valor agregado para resíduos de lignina têm sido investigadas, uma vez que processos de produção de pasta química foram implementados.

[00012] O uso de licor residual do processo sulfito de produção de pasta celulósica (lignossulfonatos) para proporcionar resistência à água é conhecido pelo menos desde o início dos anos 1900. A introdução à Patente US N° 1.231.153 menciona que "já havia sido proposto usar licor residual sulfito para a colagem de papel". Essa patente pioneira descreve um resultado melhor pela fermentação do licor sulfito antes do uso. O licor sulfito fermentado é utilizado com alume para proporcionar colagem em um sistema de fabricação de papel ácido, com a adição opcional de uma cola de resina de sabão. Patentes mais recentes que usam lignossulfonatos em composições para conferir resistência à água em produtos de papel incluem, por exemplo, a Patente US N° 4.394.213 e a Patente US N° 4.191.610.

[00013] Há também patentes que descrevem o uso de ligninas não sulfonadas, isto é, lignina kraft ou lignina organosolv, para proporcionar colagem quando utilizadas sob um pH ácido. Por exemplo, a Patente US 5.110.414 descreve um método para melhorar a resistência à água que compreende a adição de derivados de lignina de "elevada massa molar" à lama de pasta celulósica aquosa e ajuste do pH da mistura a um valor no intervalo de pH 2 a pH 7.

[00014] O Pedido de Patente US 2010/0166968 A1 descreve um método para melhorar a resistência à água de um produto de papel, método este que compreende o tratamento do produto de papel com um polímero catiônico seguido de tratamento com lignina em uma solução aquosa. No entanto, não há nenhum ensinamento de uma for- mulação de colagem compreendendo lignina em combinação com polímeros hidroxilados sintéticos solúveis em água ou sais solúveis em água. Ao ensinar amido e polímeros catiônicos, Doherty et al. Desencorajam o uso de polissacarídeos aniônicos ou substancialmente não iônicos.

[00015] O documento WO 2015/054736 A1 descreve um método de formação de um revestimento sobre um substrato utilizando uma solução de lignina para proporcionar melhor impermeabilização e/ou resistência. O revestimento é uma solução de lignina, aplicada em níveis elevados, que é submetida a uma etapa de recozimento térmico ou uma etapa de tratamento ácido após a aplicação.

[00016] A Patente US N° 5.472.485 descreve exemplos de sais de zircônio que incluem carbonato de amônio e zircônio (AZC), sulfato de amônio e zircônio, lactato de amônio e zircônio, glicolato de amônio e zircônio, oxinitrato de zircônio, nitrato de zircônio, hidroxicloreto de zircônio, ortossulfato de zircônio, acetato de zircônio, carbonato de potássio e zircônio, como sais conhecidos para melhorar a eficiência de colagem de superfícies, mas não ensina os seus sais em combinação com lignina.

[00017] Há ainda uma necessidade de composições que melhorem a resistência do papel à penetração aquosa usando materiais renováveis, tais como biopolímeros. Além disso, há uma necessidade de composições tais que possam ser aplicadas ao papel ou papelão sob condições normais de prensa de colagem alcalina.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[00018] São proporcionadas composições que incluem soluções ou dispersões de lignina (referindo-se a material que foi separado do resto da biomassa) e polímeros hidroxilados solúveis em água, as quais podem ser aplicadas à superfície de papel ou de papelão para proporcionar maior resistência a penetrantes aquosos.

[00019] Também se verificou que determinados sais solúveis em água têm um efeito benéfico sobre a colagem quando usados com a lignina e proporcionam um nível ainda maior de resistência a penetrantes aquosos do que quando lignina é utilizada sozinha. Além disso, verificou-se também que a composição de colagem à base de lignina atual proporciona melhor resistência à penetração de líquido do papel ou papelão quando aplicada em condições alcalinas.

[00020] Além disso, é proporcionado um método de melhoramento da resistência de papel ou papelão a penetrantes aquosos, em que a composição, que compreende lignina e polímeros hidroxilados solúveis em água e, opcionalmente, sais solúveis em água, tais como sais de zircônio e/ou alumínio, é aplicada à superfície do papel ou papelão formado.

[00021] Os métodos atuais também proporcionam melhoramento da resistência de papel ou papelão a penetrantes aquosos, em que a superfície do papel ou papelão é tratada com uma solução ou dispersão alcalina de lignina e, opcionalmente, um polímero hidroxilado solúvel em água e/ou um sal de zircônio ou alumínio solúvel em água.

[00022] O método atual proporciona também melhoramento da resistência de papel ou papelão a penetrantes aquosos, em que uma solução ou dispersão alcalina de lignina é fornecida e combinada com um polímero hidroxilado solúvel em água para produzir uma formulação de colagem à base de lignina. As formulações são, então, aplicadas à superfície do papel ou papelão.

[00023] A presente invenção também proporciona uma composição para melhorar a resistência de papel ou papelão a penetrantes aquosos, em que um ou mais agentes de colagem selecionados de sais de polímeros de estireno-anidrido maleico, polímeros de estireno-ácido acrílico, polímeros de etileno-ácido acrílico ou de etileno-ácido metacrí- lico e látex de estireno-acrílico aniônico são combinados com uma so- lução alcalina ou dispersão de lignina.

[00024] Além disso, é proporcionado o papel e papelão fabricados utilizando as composições e métodos tal como descrito acima.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[00025] Uma prensa de colagem é tipicamente usada para aplicar amido à superfície do papel ou papelão para melhorar a suavidade, imprimibilidade, resistência mecânica e resistência a penetrantes aquosos. Verificou-se que a adição de uma lignina, quer em solução ou em forma dispersa, a uma solução de amido não catiônico sob um pH alcalino proporciona colagem (isto é, resistência a penetrantes aquosos) quando a solução de prensa de colagem é aplicada ao papel ou papelão e secada da forma habitual. Verificou-se ainda que a adição de lignina em combinação com carbonato de amônio e zircônio ou aluminato de sódio à solução de amido não catiônico ou de polímero hidroxilado aumenta ainda mais a eficiência da colagem.

[00026] Em alguns aspectos do presente processo, a lignina empregada pode ser qualquer tipo de lignina, em forma bruta (isto é, licor negro) ou forma purificada, separada do restante da biomassa tal como descrito acima. São especialmente desejáveis ligninas não sulfonadas, tais como aquelas separadas de celulose usando o processo kraft, processo organosolv, pirólise, explosão de vapor, ácido diluído, processo oxidante alcalino ou qualquer outro processo que gera lignina que não é solúvel em água sob condições ácidas. Prevê-se que lignina levemente sulfonada também pode ser usada. Além disso, ligninas podem ser adicionalmente purificadas utilizando os processos LignoBoost ™ ou LignoForce ™ (ver EP1794363B1, US 2011/0297340A1 e US2010/0325947A1).

[00027] Em alguns aspectos dos processos acima, a lignina pode ser adicionada à prensa de colagem como uma solução ou em uma forma dispersa. Soluções de lignina podem ser preparadas dispersan- do a lignina em água, adicionando álcali suficiente para atingir um pH da solução final superior a cerca de pH 9,5, e agitando até dissolução. Aquecimento da solução enquanto sob agitação pode acelerar o processo. Qualquer base que possa atingir o pH alvo pode ser empregada, tal como hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de amônio, fosfato trissódico e similares. Dispersões de lignina podem ser preparadas de acordo com os ensinamentos de L. Liu et al. no documento US 2015/0166836 A1, que é aqui incorporado na íntegra. No resto deste documento, o termo 'lignina' refere-se a uma solução ou dispersão da lignina, a menos que especificado de outra forma. Deve- se ter em mente que soluções de lignina podem conter alguma quantidade de partículas dispersas.

[00028] Em ainda outros aspectos das composições acima, sais de zircônio solúveis em água podem ser misturados com a lignina. Exemplos de sais de zircônio incluem carbonato de amônio e zircônio (AZC), sulfato de amônio e zircônio, lactato de amônio e zircônio, glicolato de amônio e zircônio, oxinitrato de zircônio, nitrato de zircônio, hidroxicloreto de zircônio, ortossulfato de zircônio, acetato de zircônio, carbonato de potássio e zircônio, e quaisquer outros sais sabidos melhorar a eficiência de colagem de superfícies como descrito por VE Pandian et al. em US 5.472.485.

[00029] Em outros aspectos das composições acima, sais de alumínio que são solúveis em água acima de pH 8 podem ser utilizados, tais como aluminato de sódio e aluminato de potássio. Além disso, podem ser empregados outros sais solúveis em água. Os níveis de adição do sal variam de cerca de 1% a cerca de 100%, com base na quantidade de lignina; eles podem ser de cerca de 1% a cerca de 50% e podem ser de cerca de 1% a cerca de 25%. A lignina e o sal podem ser adicionados à solução de prensa de colagem individualmente, ou a lignina e o sal podem ser combinados antes da adição à prensa de co- lagem. Além disso, a lignina e o sal podem ser adicionados em pontos de adição separados na máquina de papel.

[00030] Em ainda outro aspecto, a solução ou dispersão de lignina compreende ainda agentes de colagem de superfície poliméricos. Agentes de colagem conhecidos incluem os sais de polímeros de esti- reno-anidrido maleico, polímeros de estireno-ácido acrílico, polímeros de etileno-ácido acrílico ou de etileno-ácido metacrílico; látex de esti- reno-acrílico catiônico ou aniônico. Os polímeros sintéticos tipicamente usados como aditivos de prensa de colagem podem ser adicionados separadamente ou combinados com a formulação de colagem à base de lignina da presente invenção. Ligninas funcionam em conjunto com esses materiais para proporcionar uma melhor resistência a penetrantes aquosos.

[00031] A solução ou dispersão de lignina e sal opcional podem ser adicionados a uma solução de prensa de colagem padrão. A maioria das soluções de prensa de colagem baseia-se em amido. O amido dos presentes métodos pode ser derivado de qualquer uma das fontes conhecidas, por exemplo, milho, batata, arroz, tapioca e trigo, e pode ser convertido por meio de tratamentos com enzima, ácido ou persulfato. O amido dos presentes métodos é não catiônico e pode ser modificado, incluindo oxidado, etilado, tornado anfotérico, e modificado hidrofobicamente, desde que o amido não seja predominantemente nem nominalmente catiônico.

[00032] Outros polímeros hidroxilados solúveis em água que podem ser usados nos processos descritos acima incluem hidratos de carbono tais como amido não catiônico, alginatos, carragenina, goma guar, goma arábica, goma ghatti, pectina e similares. Celulósicos modificados tais como carboximetilcelulose ou hidroxietilcelulose podem ser usados. Polímeros hidroxilados sintéticos solúveis em água, tais como álcoois polivinílicos total e parcialmente hidrolisados podem também ser usados. Qualquer polímero hidroxilado solúvel em água que pode ser aplicado a papel em uma prensa de colagem é adequado.

[00033] Em alguns aspectos das composições acima, os níveis de adição de lignina ou misturas de lignina com outros agentes de colagem e sais irá dependem do grau de colagem desejado. As quantidades podem variar de cerca de 0,05% a cerca de 1% em peso seco de fibras, podem ser de cerca de 0,1% a cerca de 0,9% e podem ser de cerca de 0,1% a cerca de 0,5%, em peso seco de fibras. O nível de adição de lignina ou misturas de lignina com outros agentes de colagem e sais (em base seca) pode ser de cerca de 0,01 g/m2 a cerca de 0,75 g/m2 em peso seco de fibras, pode ser de cerca de 0,05 g/m2 a cerca de 0,7 g/m2 em peso seco de fibras e pode ser de cerca de 0,1 g/m2 a cerca de 0,5 g/m2 em peso seco de fibras. A eficácia dependerá de uma variedade de fatores, incluindo a qualidade da lignina e características da folha-base, como seria óbvio àqueles versados no estado da técnica.

[00034] Em ainda outro aspecto das composições acima, o nível de adição de lignina ou misturas de lignina com outros agentes de colagem e sais a papelão de revestimento reciclado pode ser a partir de cerca de 0,05% a cerca de 1% em peso seco de fibras, pode ser de cerca de 0,1% a cerca de 0,9% e pode ser de cerca de 0,1% a cerca de 0,5%, em peso seco de fibras. O nível de adição de lignina ou misturas de lignina com outros agentes de colagem e sais (em base seca) pode ser de cerca de 0,01 g/m2 a cerca de 0,75 g/m2, pode ser de cerca de 0,05 g/m2 a cerca de 0,7 g/m2 e pode ser de cerca de 0,1 g/m2 a cerca de 0,5 g/m2.

[00035] Em ainda outros aspectos das composições acima, a proporção de lignina de um ou mais agentes de colagem secundários pode ser de cerca de 1:9 a cerca de 9:1, pode ser de cerca de 3:7 a cerca de 8:2, pode ser de cerca de 4:6 a cerca de 8:2 de lignina para agente de colagem secundário e pode ser de 4:6 a 8:2 de lignina para agente de colagem secundário.

[00036] Em alguns aspectos dos processos acima, o polímero de hidroxilado em água pode variar de 0 a cerca de 54,4 kg por tonelada de papel seco (kg/t) (0 a cerca de 6%, com base em papel seco), pode ser de cerca de 18 kg/t a cerca de 45,4 kg/t (de cerca de 2% a cerca de 5%, com base em papel seco) e pode ser de cerca de 27,2 a cerca de 45,4 kg/t (de cerca de 3% a cerca de 5%, com base em papel seco).

[00037] Em alguns aspectos dos processos acima, a solução de prensa de colagem pode conter opcionalmente qualquer um dos aditivos de prensa de colagem normais, tais como desespumantes, bio- cidas, polímeros não catiônicos, corantes aniônicos, agentes de colagem etc. Agentes de colagem conhecidos podem também ser incluídos na formulação de prensa de colagem. Agentes de colagem conhecidos incluem os sais de polímeros de estireno-anidrido maleico, polímeros de estireno-ácido acrílico, polímeros de etileno-ácido acrílico ou de etileno-ácido metacrílico; látex de estireno-acrílico catiônico ou aniônico; dímeros de alquilceteno; anidridos alquenilsuccínicos; anidridos de ácidos graxos; etc.

[00038] Em outros aspectos dos processos acima, o pH da formulação de colagem à base de lignina na prensa de colagem é tal que depósitos não são formados, tal como um pH neutro ou superior. O pH final da solução de prensa de colagem pode ser de cerca de pH 7 a cerca de 11, pode ser um intervalo de pH de cerca de 8 a cerca de pH 10,5, e pode ser pH de cerca de 9 a cerca de 10.

[00039] Em ainda outros aspectos dos processos acima, observou- se uma diminuição da porosidade (isto é, mais fechado) da folha. Outro benefício é um impacto neutro ou positivo em ângulo corrediço versus o impacto negativo de alguns dos agentes de colagem reati- vos (por exemplo, dímero de alquilceteno). Além disso, a cor escura da lignina pode reduzir a necessidade de corantes em algumas aplicações.

[00040] Em alguns aspectos dos processos acima, a formulação de colagem à base de lignina pode ser aplicada ao papel ou papelão utilizando uma prensa de colagem ou qualquer outro método que permita aplicação uniforme controlada da formulação, tais como mergulho, imersão, pulverização, laminação, pintura ou similares. Qualquer uma das configurações de prensa de colagem comumente usadas na indústria do papel pode ser usada, mas os métodos de aplicação da formulação de colagem à base de lignina ao papel ou papelão não estão limitados, contanto que aplicação uniforme controlada seja obtida. A formulação pode ser aplicada ao papel formado em uma máquina de papel e, em seguida, apenas parcialmente secada, ou pode ser realizada em uma máquina de papel para papel seco, ou a aplicação pode ser realizada separadamente da máquina de papel sobre papel que foi formado, secado e movido. Um processo destina- se a papel a ser formado com uma máquina de papel, secado e a formulação de colagem à base de lignina aplicada com uma prensa de colagem da máquina de papel, e, em seguida, ao papel a ser se-cado novamente. O papel pode ser adicionalmente modificado por calandragem.

[00041] Em outros aspectos dos processos acima, a lignina pode ser aplicada à superfície do papel ou papelão antes ou subsequentemente ao polímero hidroxilado.

[00042] O substrato de papel ou papelão que é tratado na presente invenção pode ser feita a partir de qualquer polpa, ou combinação de polpas, incluindo reciclado, pasta mecânica, sulfito, sulfito branqueado, kraft, kaft branqueada etc., obtidos a partir de qualquer fonte vegetal. Uma mistura de pasta celulósica pode conter alguma pasta sintética. O papel ou papelão podem conter ou não cargas inorgânicas tal como carbonato de cálcio ou argila e podem conter ou não cargas orgânicas. A formulação de colagem à base de lignina e sal opcional é vantajosamente aplicada ao papel ou papelão que contém carga de carbonato de cálcio, devido à natureza alcalina da solução de prensa de colagem. O substrato de papel pode também conter produtos químicos convencionalmente adicionados à massa na produção de papel ou papelão, tais como auxiliares de processamento (por exemplo, auxiliares de retenção, auxiliares de drenagem, aditivos de controle de contami- nantes etc.), ou outros aditivos funcionais (por exemplo, aditivos de resistência a úmido ou a seco, corantes etc.). A presente formulação de colagem à base de lignina pode também ser usada em graus de papel, tal como papelão de revestimento reciclado.

Definições e Exemplos

[00043] Para os fins deste pedido, o termo colagem refere-se à capacidade de papel ou papelão resistir à penetração de líquidos aquosos. Os compostos que são concebidos para aumentar a resistência a líquidos são conhecidos como agentes de colagem. Os valores de colagem são específicos para o ensaio utilizado. Dois ensaios comuns para a medição da resistência a penetrantes aquosos são o Ensaio de Colagem de Hércules e o ensaio de Cobb, descritos abaixo. Para uma discussão sobre colagem ver Principles of Wet End Chemistry de William E. Scott, Tappi Press, 1996, Atlanta, ISBN 089852-286-2.

[00044] Descrições de vários testes de colagem podem ser encontradas em The Handbook of Pulping and Papermaking de Christopher J. Biermann, Academic Press, 1996, San Diego, ISBN 0-12-0973626, e Properties of Paper: An Introduction, ed. William E. Scott e James C. Abbott, Tappi Press, 1995, Atlanta, ISBN 0-89852-062-2.

Ensaio de Colagem de Hércules

[00045] O Ensaio de Colagem de Hércules (HST) é um ensaio padrão da indústria do papel para medir o grau de colagem (Método de Teste TAPPI T530 om-96). Esse método emprega uma solução de corante aquosa como penetrante para permitir a detecção óptica da frente de líquido à medida que ele se desloca através da folha. O aparelho determina o tempo necessário para a refletância da superfície da folha não em contato com o penetrante cair até uma percentagem predeterminada de sua refletância original. Todos os dados de ensaio HST registrados medem os segundos para 80% de refletância usando uma solução que contém 1% de corante verde de naftaleno e 1% de ácido fórmico (tinta N° 2) ou 1% de corante verde de naftaleno sob um pH neutro (tinta neutra), a menos que indicado de outra maneira. Altos valores de HST são melhores do que valores baixos. A quantidade de colagem desejada depende do tipo de papel que está sendo produzido e do sistema empregado para produzi-lo.

Teste de Cobb

[00046] O teste de Cobb é também um teste padrão na indústria do papel para medir o grau de colagem (Método de Teste TAPPI T441). Esse método mede a quantidade de água absorvida por uma amostra de papel em um tempo especificado. Para os resultados dos ensaios aqui apresentados, foi usada água a 23°C como penetrante e o teste foi realizado para o tempo designado.

Preparação de Amostras

[00047] Amostras de papel para os exemplos que se seguem foram preparadas usando uma prensa de colagem úmida de laboratório, uma máquina de papel piloto ou um dispositivo de revestimento Dixon como uma prensa de colagem úmida para aplicações de velocidades mais elevadas. Os procedimentos gerais são descritos aqui. Detalhes específicos são listados com cada exemplo. Para a prensa de colagem de bancada e experimentos com o dispositivo de reves- timento Dixon, papéis-base foram preparados com antecedência em uma máquina de papel comercial ou piloto. Os papéis foram produzidos sem qualquer tratamento da prensa de colagem, ou seja, nenhum amido, agente de colagem ou outros aditivos foram aplicados à superfície do papel formado. A polpa usada para fazer os papéis foi preparada a partir de fluxos de papel reciclado. A gramatura e características da folha variaram dependendo da fonte.

[00048] As formulações de prensa de colagem foram preparadas cozinhando o amido durante 45 minutos a 95°C, resfriando e mantendo o amido cozido à temperatura-alvo de tratamento, tipicamente de cerca de 60°C a cerca de 70°C. Outras adições químicas e quaisquer ajustes de pH foram realizados e, em seguida, a solução de amido foi usada para tratar o papel. Para cada papel-base utilizado, a quantidade de solução capturada pelos rolos foi determinada e a concentração de amido e os níveis de aditivos definidos em conformidade para obter a captura-alvo.

[00049] A prensa de colagem úmida de bancada consistiu em um conjunto horizontal de rolos de compressão de dez polegadas (25,4 cm), um revestido de borracha e outro de metal, através dos quais o papel foi alimentado. Uma poça de tratamento na prensa de colagem foi mantida pelos rolos e reservatórios no lado de cima dos rolos. Os rolos foram mantidos juntos com 96,5 quilopascal (kPa) de pressão de ar. O papel atravessou a poça à medida que era puxado pelos rolos, e através dos rolos, para obter um nível uniforme e controlado de tratamento. O papel foi deixado assentar-se por 30 segundos e, em seguida, passado uma segunda vez através da prensa de colagem. Após a segunda passagem através da prensa de colagem o papel foi capturado abaixo dos dois rolos e imediatamente secado em um secador de tambor ajustado em 99°C. O papel foi secado até um nível de umidade de cerca de 3% a cerca de 5%. Após a secagem, cada amostra foi condicionada mediante envelhecimento a temperatura ambiente.

[00050] O dispositivo de revestimento Dixon tem uma prensa de colagem úmida, através da qual a folha-base pode ser alimentada a velocidades de até 396 metros/minuto. A prensa de colagem úmida consiste em um conjunto horizontal de cilindros de borracha de 22 cm, pressionados conjuntamente a 345 quilopascal. A folha é secada até um teor de umidade de cerca de 5% a cerca de 7%, usando um secador de IV a 160°C. A solução de prensa de colagem é composta como descrito acima.

[00051] Outras amostras usadas nos exemplos a seguir foram preparadas utilizando uma máquina de papel piloto concebida para simular uma máquina de papel Fourdrinier comercial. A massa foi alimentada por gravidade da caixa da máquina a um tanque de massa de nível constante. A partir daí, a massa foi bombeada para uma série de misturadores em linha, onde aditivos da parte úmida foram adicionados, em seguida, para a bomba de mistura primária. A massa foi diluída com água branca na bomba de mistura até cerca de 0,2% de sólidos. Outras adições químicas podem ser feitas à massa que entra ou que sai da bomba de mistura. A massa foi bombeada da bomba de mistura primária para uma bomba de mistura secundária, em que adições químicas podem ser feitas à massa que entra, em seguida, para um difusor de fluxo e ao lábio, onde foi depositada sobre uma tela de Fourdrinier de 30 cm de largura. Imediatamente após sua deposição sobre a tela, a folha foi desidratada a vácuo por meio de três caixas de vácuo; a consistência de sucção foi normalmente de cerca de 14% a cerca de 15% de sólidos.

[00052] A folha úmida foi transferida do couch para um feltro de captura de umidade acionado por motor. Nesse ponto, água foi removida da folha e do feltro por caixas de sucção a vácuo operadas a partir de uma bomba de vácuo. A folha foi adicionalmente desidratada em uma prensa de feltro único e deixada na secção da prensa a cerca de 38% a cerca de 40% de sólidos.

[00053] Avaliações foram realizadas usando uma composição de massa simulada de papelão de revestimento reciclado, utilizando uma mistura de meio reciclado (80%) e papel de jornal velho (20%) com valores de liberdade padrão canadense de 350 centímetros cúbicos (cm3) com 2,75% de lignossulfonato de sódio adicionados para simular impurezas aniônicas. A dureza e a alcalinidade foram de cerca de 126 partes por milhão (ppm) e de cerca de 200 ppm, respectivamente. Os níveis de adição de todos os aditivos são dados em per-centagem em peso com base no peso seco de fibras. A temperatura da massa foi mantida a 55°C. O pH da caixa de entrada foi controlado em cerca de pH 7,5 com cáustico.

[00054] Uma folha de 171 gramas por metro quadrado (g/m2) (resma de 47,6 kg/278,7 m2) foi formada e secada em sete tambores de secagem até cerca de 6% de umidade (temperatura da superfície dos tambores de secagem de 90°C). A folha foi, então, passada através de uma prensa de colagem úmida, onde foram aplicados tratamentos de superfície. A folha tratada foi secada em cinco tambores de secagem até cerca de 6% de umidade e passada através de um único nip de um conjunto de calandras de 6 cilindros e 5 nips. Colagem HST (Ensaio de Colagem de Hércules, ver Método TAPPI T530 om-02) e Colagem de Cobb (Método TAPPI T441 om-04) foram medidas em cartão envelhecido naturalmente em um ambiente CT (50% de UR, 25°C) durante um mínimo de 7 dias.

Exemplo 1. Soluções de lignina.

[00055] Uma solução de lignina isolada usando o processo LignoBoost™ (lignina BioChoice™ disponível a partir da Domtar) foi preparada dispersando 75,99 gramas (g) de lignina em água 340,68 g de água a temperatura ambiente, adicionando 25,06 g de hidróxido de potássio a 45%, aquecendo a 75°C e mantendo-a durante 30 minutos a 75°C. A solução foi então resfriada até a temperatura ambiente. A solução final tinha um pH de 11,58 com sólidos totais de 15,6%. Essa solução foi adicionada à solução de amido (amido oxidado National 3040, 8,2% de sólidos a 60°C) a ser usada para tratar a superfície de uma folha-base de cartão de revestimento reciclado (50 #/captura de amido T, 2,5% em peso com base em cartão seco) de Taiwan usando um dispositivo de revestimento Dixon como prensa de colagem piloto, sem outros aditivos. A solução final da prensa de colagem tinha um pH de cerca de 10. Os resultados dos testes de colagem realizados no cartão com a superfície tratada são listados na Tabela 1 e mostram que os baixos níveis de lignina LignoBoost™ proporcionam resistência a penetrantes aquosos.

Exemplo 2. Dispersões de lignina.

[00056] Uma dispersão de lignina isolada usando o processo LignoBoost™ (lignina BioChoice™ disponível a partir da Domtar) foi preparada misturando 60,23 partes de lignina kraft BioChoice™ (Domtar, Inc., West, Montreal, QC) de cerca de 27% de humidade com 2,98 partes de carbonato de potássio em 99,88 partes de água. A mistura foi aquecida até refluxo, com agitação, dentro de 15 minutos até ser obtida uma dispersão líquida homogênea. Durante o aquecimento a refluxo, observou-se que a mistura virou de uma suspensão acinzentada para líquido preto viscoso a cerca de 80°C, indicando a formação inicial de uma dispersão de nanopartículas de lignina. Depois de resfriamento a cerca de 70°C, a dispersão foi diluída com água fria (ver US 2015/0166836 A1, L. Liu et. al., parágrafo 106, que é aqui incorporado como referência).

[00057] A dispersão final tinha um pH de 8,3 com sólidos totais de 21,0%, uma viscosidade Brookfield de 0,016 Pa.s (fuso com 1,60 rpm) e um tamanho médio de partículas de 186 microns (Horiba LA- 300). Essa dispersão foi avaliada da mesma maneira que a solução do Exemplo 1. Os resultados de colagem são incluídos na Tabela 1 e demonstram que dispersões dessa formulação de colagem à base de lignina proporcionam similarmente resistência a penetrantes aquosos.

Exemplo 3. Ligninas Kraft

[00058] Soluções de lignina de outras fontes foram preparadas usando o procedimento delineado no Exemplo 1. As fontes de lignina incluíram o processo LignoBoost™ (BioChoice™ da Domtar), o processo LignoForce™ (ver US 2011/029734 A1), Indulina AT, uma lignina kraft da MeadWestvaco e uma lignina sulfito da LignoTech. As soluções de lignina foram adicionadas a uma solução de amido (amido oxidado Grain Processing D28F, 12% para uma captura de amido de cerca de 33 kg/t) e aplicadas usando o dispositivo de revestimento Dixon como prensa de colagem piloto a uma folha-base de cartão de revestimento reciclado comercial de Taiwan. Não houve outros aditivos de prensa de colagem. Os resultados dos testes de colagem conduzidos no cartão de superfície tratada estão listados na Tabela 2. As lig- ninas kraft proporcionam resistência a penetrantes aquosos, uma vez que a lignina sulfito não foi eficaz em diminuir a resistência do cartão ao penetrante aquoso.

Exemplo 4. Pré-tratamento do substrato com alume não tem nenhum impacto benéfico sobre a colagem.

[00059] Folha-base de cartão de revestimento reciclado foi produzi da na máquina de papel piloto com e sem adição de alume na parte úmida. As folhas-base foram tratadas com uma solução de lignina isolada usando o processo LignoBoost™ (lignina BioChoice™ disponível a partir da Domtar) preparada de acordo com o Exemplo 1. A solução de lignina foi adicionada à solução de amido (amido oxidado Grain Processing D28F, solução a 12%) sem outros aditivos, fornecendo um pH de prensa de colagem de cerca de 10. Essa solução foi aplicada na máquina de papel piloto. A captura de amido retirada foi de 36,3 kg/t (4%) e a concentração de LignoBoost™ foi variada para proporcionar as capturas indicadas na Tabela 3, juntamente com os resultados do teste de colagem realizado no cartão de superfície tratada.

Exemplo 5. Pré-tratamento do substrato com um polímero catiônico não tem nenhum impacto benéfico sobre a colagem.

[00060] Uma solução de lignina isolada usando o processo LignoBoost™ (lignina BioChoice™ disponível a partir da Domtar) foi preparada de acordo com o Exemplo 1. A solução de lignina foi adicionada à solução de amido (amido oxidado Grain Processing D28F, 12%) usada para tratar a superfície de uma folha-base de cartão de revestimento reciclado (captura de 31,7 kg/t, 3,5%) usando uma prensa de colagem piloto, sem outros aditivos, fornecendo um pH de prensa de colagem de cerca de 10. A folha-base de cartão de revestimento reciclado foi preparada na máquina de papel piloto sem aditivos na parte úmida, ou com um polímero catiônico, Hercobond 1000 (poliacrilamida glioxilada disponível a partir de Solenis LLC), adicionada sob um nível de 0,15% em peso com base em pasta seca. Os resultados do teste de colagem realizado no cartão de superfície tratada são listados na Tabela 4. A adição do polímero catiônico à folha-base não teve ne- nhum impacto benéfico sobre o desenvolvimento da colagem.

Exemplo 6. Carbonato de amônio e zircônio fortalece o desempenho da colagem.

[00061] Papel-cartão de revestimento reciclado (RLB) produzido em uma fábrica de papel americana e feito sem tratamento de superfície foi utilizado para o experimento. O papel foi tratado com uma prensa de colagem úmida de laboratório com amido oxidado que foi cozido a 95°C durante 45 minutos. A concentração de amido foi de 13,5%. O papel foi alimentado através da prensa de colagem e mantido durante 60 segundos, virado ao contrário e alimentado de novo através da prensa de colagem para obter uma captura uniforme de 0,45 parte em base seca por 100 partes de papel (base seca). Ao amido foi adicionada uma solução de lignina BioChoice™ preparada como descrito no Exemplo 1, usando hidróxido de sódio para ajuste de pH. O teor de lignina foi tal que quando empregada sozinha com o amido, sem aditivos, havia 0,075 parte por cem (ppc) de lignina em base seca em relação ao peso do papel seco. Vários níveis de carbonato de amônio e zircônio (AZC) foram adicionados em vez de alguma lignina para obter níveis finais, em base seca, de 0,065 ppc de lignina mais 0,01 ppc de AZC, e em outro experimento, 0,05 ppc de lignina mais 0,025 ppc de AZC. O AZC foi adicionado como uma solução em água. A Tabela 5 expressa os níveis em kg de aditivo seco por tonelada (907 kg) de papel. Todas as soluções de amido/colagem utilizadas para tratar o papel foram empregadas sem ajustar o pH. O pH da solução foi de 10,5 e os sólidos foram de 10%. AZC foi também utilizado sem a lignina.

[00062] A lignina levou a uma melhor colagem do papel (menores valores de Cobb) do que o papel sozinho. A adição de AZC melhorou ainda mais a colagem (valores de Cobb ainda mais baixos), uma vez que a adição de AZC à lignina levou a uma sinergia e a aumento totalmente inesperado no desempenho da colagem.

Exemplo 7. Bases usadas na preparação podem influenciar o desempenho.

[00063] Soluções de lignina foram preparadas a partir de lignina BioChoice ™ da Domtar usando o procedimento delineado no Exemplo 1, com exceção de que uma base diferente foi usada nesse procedimento. Essas soluções foram avaliadas como descrito no Exemplo 6 em 0,075%, utilizando um amido oxidado sob 36,3 kg/T (4%). Os resultados são resumidos na Tabela 6.

Exemplo 8. Lignina sozinha, ou com aluminato de sódio, diminui a porosidade da folha.

[00064] Uma solução de lignina isolada usando o processo LignoBoost™ (lignina BioChoice™ disponível a partir da Domtar) foi preparada de acordo com o Exemplo 1. A solução de lignina foi adicionada à solução de amido (amido oxidado Grain Processing D28F, 12%) usada para tratar a superfície de uma folha-base de cartão de revestimento reciclado (captura de 31,7 kg/t, 3,5%) utilizando uma prensa de colagem piloto, sem outros aditivos, fornecendo um pH de prensa de colagem de cerca de 10. A folha-base de cartão de revestimento reciclado foi preparada na máquina de papel piloto sem nenhum aditivo na parte úmida. Os resultados de um teste de porosidade, porosidade de Gurley (Método Tappi T460 om-96), no cartão de superfície tratada são listados na Tabela 7. Os dados de HST podem também ser encon-trados na Tabela 7, como exemplo da melhoria de colagem proporcionada pela adição de aluminato de sódio.

Exemplo 9

[00065] O tipo de solução de lignina e procedimento do Exemplo 6 foram utilizados novamente, usando o mesmo amido e condições. Uma dosagem de 0,2% de lignina adicionada com o amido na prensa de colagem foi comparada com a adição de vários outros agentes de colagem e em combinação com os outros agentes de colagem. Nas combinações, 0,15% de lignina foi adicionado com 0,05% do outro agente de colagem. Os agentes de colagem foram adicionados sepa- radamente à solução de amido da prensa de colagem. Não houve nenhuma tentativa de controlar o pH do amido da prensa de colagem ou da solução da prensa de colagem após a adição dos materiais.

[00066] O teste de agentes de colagem e misturas com a lignina foram como seguem: a. Um látex aniônico estabilizado com amido usado tipicamente para colagem de papel fino compreendendo um copolímero de estireno e acrilato de n-butila e uma temperatura de transição vítrea de cerca de 20°C, disponível a partir da Solenis como Chromaset™ 800. b. Um látex de polímero catiônico compreendendo um copolímero de estireno e acrilatos de butila com uma temperatura de transição vítrea de cerca de 50°C, que é tipicamente usado para cartão de revestimento de reciclagem para colagem de superfície. c. Uma solução de um copolímero de etileno e ácido acrílico 80:20 dispersa em uma solução de hidróxido de amônio.

[00067] Para cada agente de colagem aniônico combinado com lignina, a combinação dos dois materiais em um total de 0,2% de adição proporcionou mais colagem do que 0,2% de adição de qualquer dos materiais isoladamente, mostrando, assim, resultados inesperados de colagem sinérgicos. O desempenho do látex catiônico foi reduzido sob essas condições pela combinação com a lignina. Os resultados são resumidos na Tabela 8. TABELA 8.

[00068] Para o ensaio acima, o teste de Cobb utilizou uma imersão de três minutos do papel antes de a captura da água ser medida, e para o Ensaio de Colagem de Hércules foi usada uma tinta neutra, isto é, tinta verde diluída com água em vez de ácido fórmico.

Exemplo 10

[00069] As soluções de lignina e amido e os procedimentos usados no Exemplo 4 foram empregados neste Exemplo. Como no Exemplo 4, foi usada uma máquina de papel piloto para preparar papel e a formulação aplicada à superfície do papel em uma prensa de colagem. Nenhum alume foi utilizado na parte úmida da máquina de papel.

[00070] Na prensa de colagem uma solução de amido GPC D28F foi utilizada sob uma concentração de modo a fornecer 3,5% de adição de amido ao papel em uma base seca. Os agentes de colagem foram adicionados ao amido para obter os níveis listados abaixo e o papel foi testado como em outros exemplos. Além do ensaio normal, os coeficientes (estático e cinético) do papel foram determinados com um trenó ponderado deslizando sobre um pedaço de papel. O trenó foi coberto na parte inferior com o papel e o lado da tela do papel foi deslizado ao longo do lado da tela do papel-base. O papel-base foi deslocado sob o trenó e a força necessária para iniciar o movimento e mantê-lo em uma velocidade constante foi medida para fornecer os coeficientes de atrito; ver o Método de Teste TAPPI T549.

[00071] Uma folha de controle sem colagem foi testada, juntamente com uma folha com um agente de colagem RLB catiônico comercial adicionado sob um nível de 0,2%. Papel com lignina como agente de colagem foi testado com 0,2 e 0,4% de lignina adicionada. Foi testado um papel que tinha um tratamento de 0,175% de lignina e 0,025% de AZC, e foi testado um papel que tinha um tratamento de 0,15% de lignina e 0,05% de AZC, todos com o mesmo nível de amido de prensa de colagem adicionado. Os resultados dos valores de colagem e COF são listados na tabela a seguir. TABELA 9

[00072] Foi bastante surpreendente ver que a lignina, embora fornecendo uma quantidade mais eficaz de colagem em comparação com a folha sem aditivo ou em comparação com a folha com o látex catiônico, mostrou um aumento tanto no COF estático quanto no COF cinético. O látex catiônico forneceu o resultado esperado de uma diminuição do COF com melhor colagem. Adição de mais lignina aumentou adicionalmente o COF estático. Além disso, adição de AZC com a lignina melhorou significativamente o nível de colagem, ainda assim proporcionou um COF estático significativamente mais elevado do que a amostra sem aditivo de colagem superficial e muito melhor do que a amostra com o agente de colagem de látex catiônico. O COF cinético foi menor com a adição de AZC do que com a lignina sozinha ou do que a folha de controle, embora todos estejam dentro da variação estatística. O coeficiente de atrito é muito importante para cartão de revestimento, porque quando caixas são empilhadas umas sobre as outras não se deseja que a caixa ou caixas escorreguem facilmente das caixas inferiores.

Claims

1. Composição para o tratamento da superfície de um produto de papel, caracterizada pelo fato de que compreende: um polímero hidroxilado solúvel em água, desde que o polímero hidroxilado é outro diferente de um amido catiônico; e uma solução ou dispersão alcalina de lignina isolada que só é solúvel em condições alcalinas; e em que a composição é aplicada à superfície do produto de papel para proporcionar ao produto de papel resistência a penetrantes aquosos.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o polímero hidroxilado solúvel em água é selecionado do grupo que consiste em hidratos de carbono, materiais celulósicos modificados e polímeros hidroxilados sintéticos solúveis em água.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, ca-racterizada pelo fato de que o polímero hidroxilado é adicionado em uma quantidade de 40 a 54,4 kg de polímero seco por tonelada de fibras em peso seco (kg/t) ou 2% a 6%, com base em peso seco de fibras; a quantidade pode ser de 18 kg/t a 45,4 kg/t em peso seco de fibras; ou de 2% a 5%, com base em peso seco de fibras, e pode ser de 27,2 kg/T a 45,3 kg/t, ou de 3% a 5%, com base em peso seco de fibras.

4. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um sal de zircônio ou de alumínio solúvel em água, ou combinações dos mesmos.

5. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que a lignina isolada é uma lignina não sulfonada purificada.

6. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um ou mais agentes de colagem.

7. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que a lignina ou misturas de lignina com outros agentes de colagem e sais podem variar de 0,05% a 1% em peso seco de fibras, de 0,1% a 0,9% em peso seco de fibras e de 0,1% a 0,5% em peso seco de fibras.

8. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende: (a) um sal de zircônio ou de alumínio solúvel em água selecionado do grupo que consiste em carbonato de amônio e zircônio (AZC), sulfato de amônio e zircônio, lactato de amônio e zircônio, gli- colato de amônio e zircônio, oxinitrato de zircônio, nitrato de zircônio, hidroxicloreto de zircônio, ortossulfato de zircônio, acetato de zircônio, carbonato de potássio e zircônio, aluminato de sódio, aluminato de potássio ou suas combinações, e (b) uma solução ou dispersão alcalina de lignina não sulfonada ou lignina que só é solúvel em condições alcalinas; e em que a composição é aplicada à superfície do produto de papel para proporcionar ao produto de papel resistência a penetrantes aquosos.

9. Composição, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que compreende ainda um ou mais agentes de colagem.

10. Composição, de acordo a reivindicação 8 ou 9, caracterizada pelo fato de que a lignina ou misturas de ligninas com outros agentes de colagem e sais podem variar de 0,05% a 1% em peso seco de fibras, podem ser de 0,1% a 0,9%, e podem ser de 0,1% a 0,5%, em peso seco de fibras.

11. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindi- cações 8 a 10, caracterizada pelo fato de que o sal solúvel em água é adicionado em uma quantidade de 1% a 100%, com base na quantidade de lignina; a quantidade pode ser de 1% a 50% e pode ser de 1% a 25%, com base na quantidade de lignina.

12. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende: (a) um ou mais de um agente de colagem selecionado do grupo que consiste em sais de polímeros de estireno-anidrido maleico, polímeros de estireno-ácido acrílico, polímeros de etileno-ácido acrílico, polímeros de ácido metacrílico, e látex aniônico de estireno- acrílico; e (b) uma solução ou dispersão alcalina de lignina não sulfonada ou lignina que só é solúvel em condições alcalinas; em que a composição proporciona resistência a penetrantes aquosos; e a composição é aplicada à superfície de um produto de papel.

13. Método para melhorar a resistência do papel ou papelão a penetrantes aquosos, caracterizado pelo fato de que compreende: tratar a superfície do papel ou papelão com uma composição como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 12; e opcionalmente em que a composição pode conter um ou mais agentes de colagem selecionado do grupo que consiste em sais de polímeros de estireno-anidrido maleico, polímeros de estireno-ácido acrílico, polímeros de etileno-ácido acrílico, polímeros de ácido metacrílico e látex aniônico de estireno-acrílico.