BR112019000510B1 - Composição de resistência a seco, seu uso e método para a fabricação de papel, papelão ou similares - Google Patents

Abstract

A invenção refere-se a uma composição de resistência a seco aquosa, adequada para uso na fabricação de papel, papelão ou similares. A composição compreende uma mistura de um componente de polímero sintético, que é um copolímero de acrilamida e pelo menos um monômero aniônico, o componente de polímero tendo uma anionicidade de 1 ? 60 % em mol, e um componente de amido catiônico. O componente de polímero sintético e o componente de amido catiônico propiciam a composição com uma densidade de carga na faixa de 0,05 ? 1 meq/g, quando medida em pH 2,8, e 0,2 ? -3 meq/g, quando medida em pH 7,0. A invenção refere-se também a um método para a preparação de papel, papelão ou similares, onde a composição de resistência a seco é diluída com água para obter uma solução de composição de resistência a seco tendo um pH final > 3, e a solução da composição de resistentes a seco é adicionada à matéria-prima de fibras antes ou depois da adição de um agente de resistência catiônico.

Description

[001] A presente invenção refere-se a uma composição de resistência a seco e ao seu uso, bem como a um método para a fabricação de papel, papelão ou similares de acordo com os preâmbulos das reivindicações independentes anexas.

[002] Na fabricação de papel ou papelão, as propriedades da matéria-prima de fibras, bem como do papel final, são modificadas pela adição de vários produtos químicos à matéria-prima de fibras, antes da formação da manta de papel ou papelão. Uma propriedade, muitas vezes desejada para o papel ou o papelão final, é a resistência a seco. Os polímeros sintéticos, aniônicos ou catiônicos, são comumente utilizados na fabricação de papel para aumentar, por exemplo, as propriedades de resistência a seco do papel ou do papelão final. Estes polímeros são adicionados à matéria-prima de fibras onde eles interagem com os componentes da matéria-prima, e,g, as fibras e/ou as cargas.

[003] As formas convencionais para aumentar as propriedades de resistência a seco do papel têm, no entanto, os seus inconvenientes. Especialmente, elas não são ideais ao fabricar o papel ou o papelão com alto teor de carga. Por exemplo, observou-se que os polímeros sintéticos têm suas limitações quando são usados como agentes de resistência a seco. Os polímeros aniônicos são frequentemente adicionados em conjunto com um componente catiônico. Como a superfície da fibra também é aniônica, o componente catiônico é consumido tanto pela superfície da fibra quanto pelo polímero aniônico. O problema torna-se mais pronunciado se a polpa contiver altas quantidades de refugo aniônico, i.e., tiver alta demanda catiônica. Por razões práticas, como a economia global do processo, a dosagem do componente catiônico para a matéria-prima de fibras não pode ser adicionada ad infinitum. Visto que a dosagem do componente catiônico tem limitações práticas, também a dosagem do polímero aniônico é assim, na prática, limitada a um nível, que não proporciona necessariamente um aumento suficiente nas propriedades de resistência a seco. Qualquer aumento adicional na dosagem do componente aniônico apenas aumentaria o teor aniônico na água de processo circulante e, possivelmente, levaria a outros problemas de processo devidos às cargas aniônicas em excesso.

[004] Um outro desafio significativo para os sistemas convencionais de resistência a seco compreendendo polímeros catiônicos e aniônicos é a condutividade da matéria-prima de fibras. Quando a condutividade da matéria-prima de fibras for alta, as ligações iônicas a serem formadas entre os componentes de polímeros são perturbadas e substituídas pela formação de sal. A alta condutividade da matéria-prima de fibras pode também causar uma compressão da estrutura tridimensional do polímero e alterar o desempenho do polímero. Os processos de fabrico de papel e papelão que são operados com baixo consumo de água doce, i.e., circulações fechadas de água, têm frequentemente uma alta condutividade.

[005] Existe uma necessidade constante de encontrar novas substâncias ou composições eficazes, que pudessem ser utilizadas para aumentar as propriedades de resistência a seco do papel e do papelão produzidos. Além disso, existe um desejo contínuo de aumentar a quantidade de cargas na matéria-prima, assim como o desejo de usar fibras recicladas com características de resistências menores. Os produtos químicos usados também devem ser econômicos, fáceis de transportar e armazenar. A manta de fibra formada também deve ser fácil de remover a água nas sucessivas etapas do processo após a formação da manta, e.g., seção de prensa.

[006] Um objetivo desta invenção é minimizar ou mesmo eliminar as desvantagens existentes na técnica anterior.

[007] Um objetivo é também proporcionar uma composição de resistência a seco e um método que proporcione um aumento eficaz nas propriedades de resistência a seco do papel ou do papelão final, bem como a remoção de água eficaz da manta, especialmente na seção de prensa de uma máquina de papel ou papelão.

[008] Um outro objetivo desta invenção é proporcionar uma composição de resistência a seco e um método que também sejam adequados para a matéria-prima de fibras tendo uma alta demanda catiônica.

[009] Ainda um outro objetivo desta invenção é proporcionar uma composição de resistência a seco e um método que também sejam adequados para matérias-primas de fibras tendo uma alta condutividade.

[0010] Estes objetivos são atingidos com a invenção tendo as características apresentadas abaixo nas partes caracterizantes das reivindicações independentes. Algumas modalidades preferíveis são divulgadas nas reivindicações dependentes.

[0011] As modalidades mencionadas neste texto referem-se, quando aplicáveis, a todos os aspectos da invenção, mesmo se isto nem sempre for mencionado separadamente.

[0012] Uma composição de resistência a seco aquosa típica de acordo com a presente invenção, que é adequada para uso na fabricação de papel, papelão ou similares, compreende uma mistura de - um componente de polímero sintético, que é um copolímero de acrilamida e pelo menos um monômero aniônico, o componente de polímero tendo uma anionicidade de 1 - 60 % em mol e - um componente de amido catiônico,

[0013] o componente de polímero sintético e o componente de amido catiônico provendo a composição com uma densidade de carga na faixa de - 0,05 - 1 meq/g, quando medida em pH 2,8 e - -0,2 - -3 meq/g, quando medida em pH 7,0.

[0014] O uso típico de uma composição de resistência a seco de acordo com a presente invenção é para melhorar as propriedades de resistência de um papel, papelão ou similares.

[0015] Um método típico de acordo com a presente invenção para a fabricação de papel, papelão ou similares, especialmente para aumentar as propriedades de resistência do papel, papelão ou similares, onde o método compreende - obter uma matéria-prima de fibras tendo um valor de pH, - adicionar um agente de resistência catiônico à matéria- prima de fibras, e - diluir uma composição de resistência a seco de acordo com a invenção com água para obter uma solução da composição de resistência a seco tendo um pH final > 3 e, de um modo preferido, viscosidade de, no máximo, 6.000 mPas, em um teor de sólidos secos de < 10% em peso, de preferência <5% em peso, mais preferivelmente 0,5 - 4,5% em peso, e - adicionar a solução da composição de resistência a seco à matéria-prima de fibras antes ou depois da adição do agente de resistência catiônico.

[0016] Agora foi surpreendentemente descoberto que pode ser atingido um aumento eficaz nas propriedades de resistência a seco quando se utiliza uma composição de resistência a seco compreendendo tanto um componente de polímero sintético quanto um componente de amido catiônico. Sem desejar estar ligado por uma teoria, supõe-se que o componente de amido catiônico proporcione uma rede tridimensional de longo alcance que interage com as fibras e as partículas de carga na matéria-prima de fibras. O componente de amido pode ser considerado atuar como um “transportador” ou “reticulador poli-iônico” para o componente de polímero sintético. A interação do componente de amido e do componente de polímero resulta em uma estrutura que pode ser vista como um complexo poli- iônico. O componente de amido forma ligações de hidrogênio e, assim, melhora o efeito de resistência proveniente das ligações iônicas formadas com o componente de polímero sintético. O componente de polímero sintético mostra uma melhor retenção à manta de fibras devido à rede tridimensional proporcionada pelo componente de amido catiônico. Isso leva a um melhor efeito de resistência a seco obtenível com a mesma quantidade de polímero sintético adicionado.

[0017] A composição de resistência a seco de acordo com a presente invenção compreende tanto grupos aniônicos, originários principalmente do componente de polímero sintético, quanto grupos catiônicos, originários principalmente do componente de amido. A carga líquida da composição de resistência a seco é cuidadosamente selecionada para proporcionar um comportamento ótimo nos diferentes valores de pH encontrados durante a preparação, o armazenamento e/ou o transporte da composição, bem como o uso da composição.

[0018] Quando a composição de resistência a seco de acordo com a presente invenção for utilizada junto com um agente de resistência catiônico convencional, a composição de resistência a seco é capaz de formar um alto número de ligações com o agente de resistência catiônico devido à sua natureza poli-iônica, como explicado acima. No pH da matéria-prima, a composição de resistência a seco mostra um alto número de cargas aniônicas capazes de interagir com o agente de resistência catiônico, tipicamente um polímero de resistência catiônica. Assim, a composição de resistência a seco pode interagir eficazmente com o agente de resistência catiônico também sob alto cisalhamento e/ou na matéria-prima de fibras, tendo alta demanda catiônica e/ou alta condutividade. O pH final indica o pH da composição de resistência a seco, que ela tem no momento da adição à matéria-prima de fibras.

[0019] Além disso, foi observado que o uso da composição de resistência a seco de acordo com a presente invenção aumenta e melhora a remoção de água da manta de fibras, especialmente na seção de prensa. Isto significa que é possível obter uma manta de fibras com um alto teor seco depois da seção de prensa, o que reduz a necessidade por secagem na seção de secagem real. Isto reduz consequentemente a energia necessária para a secagem da manta até o teor seco final.

[0020] De acordo com uma modalidade da invenção, o componente de polímero sintético e o componente de amido catiônico provêm a composição de resistência a seco com uma densidade de carga na faixa de 0,1 - 0,5 meq/g, preferivelmente 0,15 - 0,3 meq/g, quando medida em pH 2,8, e -0,4 - -2,0 meq/g, preferivelmente -0,5 - -1,5, quando medida em pH 7,0. De acordo com a modalidade da invenção, a composição de resistência a seco pode ter uma densidade de carga de -0,3 - -3,0 meq/g, preferivelmente -0,4 - -3,0 meq/g, mais preferivelmente -0,5 - -3,0 meq/g, quando medida em pH 7,0. A densidade de carga definida em pH <3,5 é adequada para proporcionar o fácil manuseio da composição, e em pH >3,5 a densidade de carga é suficiente para garantir a presença de cargas aniônicas para proporcionar uma interação efetiva tanto com o componente de amido quanto com as fibras e cargas na matéria-prima e para obter o efeito de resistência ótimo.

[0021] De acordo com uma modalidade preferida, a composição de resistência a seco tem carga líquida aniônica já em pH 5,5, de preferência já em pH 5,0, mais preferivelmente já em pH 4,5.

[0022] Quando o valor de pH da composição for <3,5, a densidade de carga da composição de resistência a seco origina-se principalmente dos grupos cationicamente carregados do componente de amido catiônico. A densidade de carga da composição de resistência a seco em valores de pH >3,5 origina-se principalmente dos grupos anionicamente carregados do componente de polímero sintético. O componente de polímero sintético pode ter uma densidade de carga de -0,3 - -7 meq/g, de preferência -0,5 - -5 meq/g, mais preferivelmente -1 —3 meq/g, ainda mais preferivelmente -1 - -2 meq/g, em pH 7, i.e., ele é aniônico em pH 7.

[0023] De acordo com uma modalidade, a composição de resistência a seco pode ter um valor de pH <3,5 e um teor de sólidos secos na faixa de 5 - 30% em peso, preferivelmente 10 -2 0% em peso, mais preferivelmente 12 - 17% em peso durante a sua fabricação, transporte e/ou armazenamento. Nos valores ácidos de pH < 3,5, os grupos aniônicos do componente de polímero estão na forma ácida. Quando o valor do pH diminui, a interação entre os grupos aniônicos do componente de polímero sintético e o componente de amido catiônico diminui. Por exemplo, em valores de pH < 3,2, os grupos aniônicos do componente de polímero sintético estão quase isentos ou completamente isentos de interação com o componente de amido catiônico carregado. Isso proporciona uma baixa viscosidade para a preparação e o manuseio fáceis da composição, mesmo em alto teor de sólidos. O alto teor de sólidos da composição é econômico devido ao armazenamento e ao transporte, já que a mesma quantidade de componentes ativos requer menos espaço. O pH da composição pode ser ajustado para um valor <3,5 pela adição de um ácido.

[0024] Quando a composição de resistência a seco estiver pronta para adição à matéria-prima de fibras, ela é diluída com água e pode ter um valor final de pH na faixa de 3,8 - 6,0, preferivelmente 4 - 5,5, e um teor de sólidos secos de < 10% em peso, de preferência < 5% em peso, mais preferivelmente 0,5 - 4,5% em peso após a diluição. Tipicamente, a composição de resistência pode mostrar cargas tanto catiônicas quanto aniônicas no pH final, i.e., no pH de adição. A densidade de carga definida em pH >3,5 é suficiente para proporcionar uma interação eficaz tanto com o componente de amido quanto com as fibras e/ou as cargas na matéria-prima e para obter um efeito de resistência ótimo. Além disso, foi observado que quando a composição de resistência a seco tiver um teor de sólidos <10% em peso, ela pode ser misturada de forma eficaz com a matéria-prima na extremidade molhada de uma máquina de papel ou papelão. O teor de sólidos de < 5% é especialmente preferível quando o componente de amido compreender amido não degradado.

[0025] Após a adição à matéria-prima de fibras, a composição de resistência a seco entra em um ambiente onde os grupos carregados da composição de resistência a seco são principalmente aniônicos. Isso significa que, no pH da matéria-prima de fibras, a composição da resistência a seco é aniônica líquida.

[0026] De acordo com uma modalidade da invenção, a composição de resistência a seco compreende 10 - 90% em peso, preferivelmente 30 - 70% em peso, mais preferivelmente 40 - 60% em peso, do componente de polímero sintético, e 10 - 90% em peso, preferivelmente 30 - 70% em peso, mais preferivelmente 40 - 60% em peso do componente de amido catiônico, calculado a partir do peso seco da composição. De acordo com uma modalidade preferível da invenção, a razão do componente de polímero sintético para o componente de amido catiônico é 40:60 - 60:40, dada como pesos secos. A razão do polímero sintético para o componente de amido catiônico é escolhida de modo que a composição de resistência a seco seja aniônica líquida no pH da matéria-prima de fibras.

[0027] A composição de resistência a seco compreende um componente de polímero sintético, que pode ser um copolímero de acrilamida e pelo menos um monômero aniônico. O copolímero pode ser linear ou reticulado. O polímero sintético pode ser preparado por qualquer método de polimerização adequado, tal como polimerização em solução, polimerização por dispersão, polimerização em emulsão, polimerização em gel ou polimerização em glóbulos. De acordo com uma modalidade da invenção, o componente de polímero sintético da composição de resistência a seco é preparado por polimerização de acrilamida e pelo menos um monômero aniônico, o qual é selecionado de ácidos mono- ou dicarboxílicos insaturados ou seus sais, tais como ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido maléico, ácido itacônico, ácido crotônico, ácido isocrotônico e quaisquer das suas misturas. De preferência, o componente de polímero sintético é preparado por polimerização em solução de acrilamida e ácido acrílico.

[0028] No caso do componente de polímero sintético ser reticulado, uma reticulador é utilizado na polimerização em quantidade de 100 - 1000 mg/kg de monômeros, de um modo preferido 100 - 500 mg/kg de monômeros. Os reticuladores adequados são, por exemplo, metilenobisacrilamida, éter divinílico de etileno glicol, éter divinílico de di(etileno glicol), éter divinílico de tri(etileno glicol), a metilenobisacrilamida sendo preferida.

[0029] De acordo com uma modalidade, o componente de polímero sintético é não reticulado ou somente ligeiramente reticulado por utilização de um reticulador na polimerização na quantidade de 0,25 - 100 mg/kg de monômeros, de preferência 0,5 - 10 mg/kg de monômeros, preferivelmente 0,75 - 5 mg/kg de monômeros.

[0030] O componente de polímero sintético pode ter uma anionicidade de 3 - 40 % em mol, preferivelmente 5 - 18 % em mol, mais preferivelmente 9 - 15 % em mol. A anionicidade refere-se à quantidade de unidades estruturais no componente de polímero sintético que se originam de monômeros aniônicos. A anionicidade do componente de polímero sintético é selecionada para otimizar a ligação da composição de resistência a seco às fibras, cargas e/ou a outros constituintes opcionais na matéria-prima e, portanto, o efeito de resistência a seco que é obtido. No caso da quantidade de unidades que se originam de monômeros aniônicos for demasiado baixa, a composição de resistência a seco não mostra a carga líquida aniônica desejada, pelo que o efeito desejado de ligação e resistência não é obtido. Por outro lado, se a quantidade de unidades que se originam de monômeros aniônicos for muito alta, a dosagem necessária é muito pequena para induzir o efeito de resistência desejado. Neste último caso, um aumento na dosagem leva apenas ao aumento no teor aniônico da água do processo circulante.

[0031] De acordo com uma modalidade da invenção, o componente de polímero sintético, de preferência preparado por polimerização em solução, pode ter um peso molecular médio ponderal, PM, > 300.000 g/mol, de preferência >500.000 g/mol. De preferência, o peso molecular médio ponderal do componente de polímero sintético pode estar na faixa de 300.000 - 1.000.000 g/mol, mais preferivelmente 400.000 - 1.000.000 g/mol, ainda mais preferivelmente 500.000 - 900.000 g/mol. O peso molecular médio do componente de polímero sintético é cuidadosamente selecionado para proporcionar uma função ótima na composição de resistência a seco. Foi observado que no caso do peso molecular médio ser demasiado alto, a viscosidade da composição de resistência a seco torna-se facilmente muito alta no teor de sólidos útil, ou o teor de sólidos torna- se demasiado baixo se for desejada uma viscosidade útil. O peso molecular médio muito baixo reduz o efeito de resistência obtenível.

[0032] De acordo com outra modalidade, o componente de polímero sintético é obtido por polimerização em gel adiabático seguida por secagem, por polimerização em glóbulos em um solvente ou por polimerização em emulsão ou polimerização em dispersão em meio salino aquoso e tem um peso molecular médio PM na faixa de 2.000.000 - 18.000.000 g/mol, preferivelmente 4.000.000 - 10.000.000 g/mol.

[0033] Neste pedido, o valor “peso molecular médio” é utilizado para descrever a magnitude do comprimento da cadeia polimérica e indica o peso molecular médio ponderal do polímero. Os valores de peso molecular médio são calculados a partir dos resultados de viscosidade intrínseca medidos em uma maneira conhecida em NaCl a 1N, a 25 °C, usando um viscosímetro capilar Ubbelohde. O tubo capilar selecionado é apropriado, e nas medições deste pedido foi utilizado um viscosímetro capilar Ubbelohde com constante K = 0,005228. O peso molecular médio é então calculado a partir do resultado da viscosidade intrínseca em uma maneira conhecida usando a equação de Mark-Houwink [n] = K^Ma, onde [n] é a viscosidade intrínseca, M o peso molecular (g/mol) e K e a são parâmetros dados no Polymer Handbook, Quarta Edição, Volume 2, Editores: J. Brandrup, E.H. Immergut e E.A. Grulke, John Wiley & Sons, Inc., EUA, 1999, p. VII/11 para a poli(acrilamida). Consequentemente, o valor do parâmetro K é 0,0191 ml/g e o valor do parâmetro a é 0,71. A faixa de pesos moleculares médios dada para os parâmetros nas condições utilizadas é 490.000 - 3.200.000 g/mol, mas os mesmos parâmetros são usados para descrever a magnitude do peso molecular também fora desta faixa. Para polímeros tendo um peso molecular médio baixo, tipicamente cerca de 1.000.000 g/mol ou menos, mede-se o peso molecular médio utilizando a medição de viscosidade Brookfield a 10% de concentração de polímero, a 23 °C de temperatura. O peso molecular [g/mol] é calculado a partir da fórmula 1.000.000 * 0,77 * ln(viscosidad [mPas]). Na prática, isso significa que, para os polímeros que a viscosidade Brookfield pode ser medida e o valor calculado é menor do que <1.000.000 g/mol, o valor calculado é o valor do PM aceito. Se a viscosidade Brookfield não puder ser medida ou o valor calculado for maior que 1.000.000 g/mol, os valores do PM são determinados utilizando a viscosidade intrínseca, como descrito acima.

[0034] A composição de resistência a seco compreende, além do componente de polímero sintético, um componente de amido catiônico, que é de origem natural. De acordo com uma modalidade preferível, o componente de amido catiônico é o amido catiônico não degradado. No presente contexto, isto significa amido, que foi modificado apenas por cationização, e que é não degradado e não reticulado. De acordo com uma modalidade da invenção, o componente de amido catiônico compreende unidades de amido das quais pelo menos 70% em peso, preferivelmente pelo menos 80% em peso, mais preferivelmente pelo menos 85% em peso, ainda mais preferivelmente pelo menos 90% em peso, por vezes ainda mais preferivelmente pelo menos 95% em peso, têm um peso molecular médio PM superior a 20.000.000 g/mol, de preferência acima de 50.000.000 g/mol, mais preferivelmente acima de 100.000.000 g/mol, às vezes até mais de 200.000.000 g/mol. Quando o componente de amido catiônico for não degradado, o comprimento das moléculas de amido proporciona o efeito da rede tridimensional bem sucedido, e uma interação ótima com o componente de polímero sintético, bem como com outros constituintes da matéria-prima de fibras, por exemplo, fibras e/ou cargas inorgânicas, assim como agentes de resistência catiônicos que tenham sido adicionados separadamente à matéria-prima de fibras.

[0035] O componente de amido catiônico pode ser batata, batata cerosa, arroz, milho, milho ceroso, trigo, cevada, batata-doce ou amido de tapioca. De preferência, o componente de amido catiônico é amido de milho ceroso e amido de batata ceroso. De acordo com uma modalidade preferível, o componente de amido catiônico tem um teor de amilopectina > 70 %, preferivelmente > 80 %, mais preferivelmente > 85, ainda mais preferivelmente > 90 %, por vezes ainda mais preferivelmente > 95 %.

[0036] O componente de amido catiônico está na forma de uma solução aquosa, o que significa que o amido foi dissolvido em água, e.g., por cozedura. A cozedura pode ser realizada na temperatura de 60 - 135 °C.

[0037] O amido pode ser cationizado por qualquer método adequado. De preferência, o amido é cationizado utilizando o cloreto de 2,3-epoxipropiltrimetilamônio ou o cloreto de 3-cloro-2-hidroxipropil- trimetilamônio, sendo preferido o cloreto de 2,3-epoxipropiltrimetilamônio. Também é possível cationizar o amido usando derivados de acrilamida catiônicos, tais como o cloreto de (3-acrilamidopropil)-trimetilamônio.

[0038] O componente de amido catiônico pode ter um grau de substituição de 0,025 - 0,3, de preferência 0,03 - 0,16, mais preferivelmente 0,045 - 0,1. O grau de substituição é relativo à cationicidade do amido. Os amidos catiônicos tendo cationicidade relativamente alta, como definida, são preferidos para utilização na composição de resistência a seco, visto que eles proporcionam o efeito de resistência a seco melhorado, o qual é observado no papel ou papelão final.

[0039] De acordo com uma modalidade preferível, a composição de resistência a seco é isenta de polímeros sintéticos catiônicos.

[0040] A composição de resistência a seco é uma mistura de um componente de polímero sintético e um componente de amido catiônico. Os componentes da composição de resistência a seco podem ser misturados uns com os outros antes da adição da composição à matéria-prima de fibras, i.e., a composição é adicionada à matéria-prima como uma única solução. No presente contexto, a mistura de um componente de polímero sintético e um componente de amido catiônico é entendida como uma mistura ou combinação de um componente de polímero sintético existente e um componente de amido. Ambos os componentes estão na forma de uma solução ou dispersão no momento da mistura. Em outras palavras, uma mistura não é para ser interpretada para cobrir as composições obtidas por polimerização de monômeros de um polímero sintético na presença de um componente de amido catiônico, pelo que formando enxertos de amido.

[0041] De acordo com uma modalidade, a composição de resistência a seco de acordo com a presente invenção pode ser preparada por mistura eficaz do componente de amido em uma solução de componente de polímero sintético, preferivelmente em pH < 3,5. Se o pH for maior do que 4,5 na mistura, pode haver risco de formação de gel, especialmente se o teor de sólidos da composição for > 12% em peso.

[0042] O componente de polímero sintético pode estar na forma de uma solução ou dispersão aquosa quando for misturado com o componente de amido.

[0043] De acordo com outra modalidade, as soluções de componente de amido e componente de polímero, os quais ambos têm uma concentração de sólidos <12% em peso, de preferência <10% em peso, podem ser misturadas uma com a outra antes da adição à matéria-prima. De preferência, o componente de amido e o componente de polímero sintético são deixados interagir um com o outro antes da composição de resistência a seco ser adicionada à matéria-prima de fibras, para garantir a formação do complexo poli- iônico.

[0044] Em princípio, os componentes da composição de resistência a seco podem ser adicionados de forma separada, ou simultaneamente ou sequencialmente, a um fluxo que é posteriormente combinado com a matéria-prima espessa, contanto que o tempo entre a adição do último componente e a combinação com a matéria-prima espessa seja longo o suficiente para proporcionar a interação desejada dos componentes.

[0045] De acordo com uma modalidade da invenção, a composição de resistência a seco pode ser preparada no local. Isto significa que o componente de polímero sintético e o componente de amido catiônico podem ser transportados separadamente, mesmo como produtos secos, para o local de uso, tal como uma fábrica de papel ou fábrica de papelão. No local de uso, o componente de polímero sintético e o componente de amido catiônico são opcionalmente dissolvidos e/ou diluídos e preparados na composição de resistência a seco aquosa por mistura. Isso reduz o risco de degradação da composição de resistência a seco durante o transporte e o armazenamento. Especialmente o componente de amido catiônico pode ser vulnerável à degradação microbiológica, o que poderia levar à perda de desempenho.

[0046] A composição de resistência a seco de acordo com a presente invenção tem um valor de pH < 3,5, preferivelmente < 3, quando for preparada ou armazenada como uma solução de armazenamento com alto teor de sólidos, por exemplo, >10% em peso. Foi observado que o pH baixo melhora a mistura do componente de polímero aniônico sintético no componente de amido catiônico e proporciona uma composição de resistência a seco homogênea com a viscosidade desejada. De acordo com uma modalidade preferível, a composição de resistência a seco tem uma viscosidade Brookfield de < 10.000 mPas, de preferência < 8.000 mPas, mais preferivelmente < 6.000 mPas, em pH 3,0 e em um teor de sólidos de 14% em peso De acordo com uma modalidade, a viscosidade da composição de resistência a seco situa-se na faixa de 2.000 - 10.000 mPas, de preferência 2.500 - 6.500 mPas, em pH 3,0 e em um teor de sólidos de 14% em peso. Os valores da viscosidade são medidos na temperatura ambiente usando o Brookfield DV-I+, adaptador de amostra pequeno, 20 fuso 31, rpm máxima. A viscosidade da composição de resistência a seco em alto teor de sólidos em pH < 3,5 é adequada para o manuseio apropriado da composição em um processo industrial, por exemplo, permitindo o bombeamento da composição e a sua diluição por mistura.

[0047] Em geral, a composição de resistência a seco tem uma carga líquida aniônica a partir do valor de pH aproximadamente 3,8 adiante. O complexo poli-iônico, que resulta da interação do componente de amido e o componente de polímero sintético, pode ser formado já em grande medida em pH cerca de 3,2. Quando a composição de resistência a seco tendo um valor de pH <3,5 e um teor em sólidos alto, e.g., >10% em peso, for diluída com a água, o pH da composição troca simultaneamente com a água adicionada. Alternativamente, o pH da composição pode ser ajustado por adição de uma base. A composição de resistência a seco é normalmente diluída com água e o pH é ajustado, por diluição ou por adição de base, para obter uma solução de composição, a qual tem um valor de pH > 3, de preferência pelo menos 3.5, mais preferivelmente 3.5 - 4.0, antes da adição da composição de resistência a seco à matéria-prima de fibras. Quando o pH da composição de resistência a seco exceder o pH 5, a carga líquida da composição é aniônica. Em pH 7, a composição de resistência a seco tem sempre carga líquida aniônica.

[0048] A composição de resistência a seco pode ser adicionada à matéria-prima espessa ou à matéria-prima fina, de preferência à matéria-prima espessa. A matéria-prima espessa é aqui entendida como uma matéria-prima de fibras tendo consistência > 2,5% em peso, preferivelmente > 3% em peso.

[0049] A composição de resistência a seco de acordo com a presente invenção interage com o agente de resistência catiônico, e.g., formando complexos e/ou ligações covalentes. Isso aumenta a quantidade e a força das ligações entre os diferentes constituintes da matéria-prima, i.e., as fibras, as cargas, os finos, o refugo, os produtos químicos, etc. O aumento na interação melhora a resistência a seco observada em grau inesperado. A composição de resistência a seco é adicionada antes ou após, preferivelmente após, a adição do agente de resistência catiônico. O agente de resistência catiônico e os componentes individuais dos componentes de resistência a seco podem ser iguais ou diferentes uns dos outros. Quando um agente de resistência catiônico for adicionado primeiro à matéria-prima, o risco de floculação forte indesejada na adição da composição de resistência a seco é reduzido.

[0050] A composição de resistência a seco e o agente de resistência catiônico são adicionados separadamente à matéria-prima de fibras.

[0051] O agente de resistência catiônico pode ser selecionado a partir de um grupo que compreende o amido catiônico e os polímeros sintéticos, tais como a poliamidoamina-epicloroidrina, os polímeros catiônicos de acrilamida, e as polivinilaminas. As polivinilaminas incluem os homopolímeros parcial ou completamente hidrolisados de N- vinilformamida, os copolímeros parcial ou completamente hidrolisados de N-vinilformamida e ácido acrílico, bem como os copolímeros parcial ou completamente hidrolisados de acetato de vinila e N-vinilformamida.

[0052] De acordo com uma modalidade, o agente de resistência catiônico pode ser o amido catiônico, que é preferivelmente de origem botânica idêntica ao componente de amido catiônico da composição de resistência a seco. Quando o componente de amido catiônico e o agente de resistência catiônico forem da mesma origem botânica, de preferência idênticos, não são necessários vasos de armazenamento adicionais para os diferentes graus de amido catiônico.

[0053] O agente de resistência catiônico pode ser adicionado na quantidade de 0,5 - 3 kg/t de matéria-prima seca, quando um polímero sintético, tal como a poliamidoamina-epicloridrina, um polímero catiônico de acrilamida, ou uma polivinilamina, for usado como agente de resistência catiônico. O agente de resistência catiônico pode ser adicionado na quantidade de 3 - 20 kg/t de matéria-prima seca, de preferência 10 - 18 kg/t de matéria-prima seca, especialmente quando o amido catiônico for utilizado como agente de resistência catiônico.

[0054] A composição de resistência a seco pode ser adicionada na quantidade de 0,5 - 4,0 kg/t de matéria-prima de fibras seca, de preferência 0,5 - 3,5 kg/t de matéria-prima de fibras seca, mais preferivelmente 1 - 3 kg/t de matéria-prima de fibras seca. De acordo com uma modalidade da invenção, a composição da resistência a seco é adicionada em tal quantidade que o potencial zeta da matéria- prima de fibras é diminuído em 2 - 20 mV, de preferência 3 - 10 mV, medido após a adição da composição de resistência a seco e quando comparado com o valor do potencial zeta da matéria-prima de fibras imediatamente antes da adição.

[0055] De acordo com uma modalidade da invenção, o agente de resistência catiônico e a composição de resistência a seco são adicionados na matéria-prima de fibras em tal quantidade que o número de cargas aniônicas em excesso na composição de resistência a seco, em pH 7, seja 20 - 200 %, de preferência 50 - 120 %, do número total de cargas catiônicas do agente de resistência catiônico no mesmo pH. O número de cargas aniônicas em excesso é calculado subtraindo o número de cargas catiônicas na composição de resistência a seco do número de cargas aniônicas na composição de resistência a seco, em pH 7. Em outras palavras, quando o número de cargas aniônicas em excesso na composição de resistência a seco, em pH 7, for 100% do número das cargas catiônicas no agente de resistência catiônico, isso significa que existe uma carga aniônica em excesso da composição de resistência a seco para cada carga catiônica do agente de resistência catiônico. Neste modo, pode ser assegurada uma interação ótima entre o agente de resistência catiônico e a composição de resistência a seco, quando a razão de cargas for como definida acima.

[0056] A composição de resistência a seco de acordo com a presente invenção é adequada para melhorar a resistência a seco da manta de papelão ao produzir o papelão como revestimento, canelura, papelão para caixa de dobrar (FBB), compensado revestido branco (WLC), papelão de sulfato sólido branqueado (SBS), papelão de sulfato sólido não branqueado (SUS) ou papelão de embalagem de líquidos (LPB), mas não limitada a estes. Os papelões podem ter gramatura de 120 a 500 g/m2.

[0057] A matéria-prima de fibras pode ter um valor de pH pelo menos 4,5, preferivelmente pelo menos 5, mais preferivelmente pelo menos 5,5. O pH da matéria-prima pode estar na faixa de 4,5 - 9,5, 5 - 9, preferivelmente 5,5 - 8,5. Neste pH, quando presente na matéria- prima de fibras, a composição de resistência a seco tem uma carga líquida aniônica.

[0058] De acordo com uma modalidade da invenção, a composição da resistência a seco é especialmente utilizada para a matéria-prima de fibras, que compreende polpa de fibras recicladas e/ou polpa química. As fibras recicladas no sentido do presente pedido, assim, preferivelmente não incluem as quebradas. Independentemente da origem das fibras, a matéria-prima de fibras pode ter uma condutividade de pelo menos 1,5 mS/cm ou pelo menos 2 mS/cm, de preferência pelo menos 3 mS/cm, mais preferivelmente pelo menos 4 mS/cm, por vezes até mais do que 5 mS/cm. De acordo com uma modalidade, a condutividade da matéria-prima de fibras pode estar em uma faixa de 2 - 20 mS/cm, de preferência 3 - 20 mS/cm, mais preferivelmente 2 - 15 mS/cm, às vezes até 4 - 15 mS/cm.

[0059] A matéria-prima de fibras, que pode compreender polpa de fibras recicladas e/ou a polpa química, pode ter demanda catiônica de >400 μeqv/l.

[0060] A composição de resistência a seco de acordo com a presente invenção é adequada para melhorar a resistência a seco do papel de seda ou fino.

[0061] A invenção refere-se também a um sistema químico para a fabricação de papel ou papelão, o sistema compreendendo um agente de resistência catiônico, como definido neste pedido, e uma composição de resistência a seco de acordo com a presente invenção.

EXPERIMENTAL Componente de Polímero Sintético: Descrição Geral da Síntese

[0062] As poliacrilamidas aniônicas, usadas nas composições de resistência a seco da seção experimental como componentes de polímeros sintéticos, foram sintetizadas por polimerização via radicais utilizando o procedimento geral descrito no que se segue.

[0063] Antes da polimerização, todos os monômeros utilizados, a água, o sal de Na de EDTA e o hidróxido de sódio foram misturados em um tanque de monômero. Essa mistura é daqui em diante chamada “mistura de monômeros”. A mistura de monômeros foi purgada com gás nitrogênio durante 15 min.

[0064] Uma solução de catalisador foi preparada em um tanque de catalisador através da mistura de água e persulfato de amônio. A solução de catalisador foi preparada menos do que 30 min antes de seu uso.

[0065] A água foi adicionada em um reator de polimerização equipado com um misturador e uma camisa para aquecimento e esfriamento. A água foi purgada com gás nitrogênio durante 15 min. A água foi aquecida para 100 °C. A alimentação tanto da mistura de monômeros quanto da solução de catalisador foi iniciada ao mesmo tempo. O tempo de alimentação para a mistura de monômeros foi 90 min e o tempo de alimentação para a solução de catalisador foi 100 min. Quando a alimentação da solução de catalisador foi terminada, a mistura foi continuada durante 45 min. A solução aquosa de polímero obtida foi esfriada para 30 °C e removida do reator de polimerização.

[0066] As características a seguir foram analisadas a partir da solução aquosa de polímero obtida. O teor de sólidos secos foi analisado por utilização do Mettler Toledo HR73, a 150 °C. A viscosidade foi analisada por utilização do Brookfield DVI+, equipado com um adaptador de amostra pequeno, a 25 °C, utilizando um fuso S18 para soluções com uma viscosidade < 500 mPas e um fuso S31 para soluções com uma viscosidade de 500 mPas ou maior, e utilizando a mais alta velocidade de rotação viável para o fuso. O pH da solução foi analisado por utilização de um medidor de pH calibrado.

Síntese do Componente de Polímero Sintético, AC13HM

[0067] A produção de um determinado polímero de poliacrilamida aniônico, AC13HM, é explicada no que segue, em pormenor, como um exemplo da síntese de uma poliacrilamida aniônica, adequada para utilização como componente de polímero sintético em uma composição de resistência a seco.

[0068] Antes do início da polimerização, a mistura de monômeros foi preparada em um tanque de monômero por mistura de 45,2 g de água; 200,5 g de acrilamida, solução aquosa a 50 %; 14,5 g de ácido acrílico; 0,59 g de sal de Na de EDTA, solução aquosa a 39 %; 8,1 g de hidróxido de sódio, solução aquosa a 50 %. A mistura de monômeros foi purgada com gás nitrogênio durante 15 min. Uma solução de catalisador foi preparada em um tanque de catalisador misturando 27 g de água e 0,088 g de persulfato de amônio. 440 g de água foram adicionados a um reator de polimerização e purgados com gás nitrogênio durante 15 min. A água foi aquecida para 100 °C. A alimentação tanto da mistura de monômeros quanto da solução de catalisador para o reator de polimerização foi iniciada ao mesmo tempo. O tempo de alimentação para a mistura de monômeros foi 90 min e para a solução de catalisador 100 min. Quando a alimentação da solução de catalisador foi terminada, a mistura foi continuada durante 45 min. O polímero obtido foi esfriado para 30 °C e, em seguida, removido do reator de polimerização. O polímero de poliacrilamida aniônico sintético tinha um teor de sólidos secos de 15,1% em peso, uma viscosidade de 7030 mPas, um peso molecular médio ponderal PM ca. 0,7 mg/mol e um pH 5,2.

Preparação do Componente de Amido Catiônico, Amido-A

[0069] 97,6 g de amido de batata ceroso catiônico, Amido-A, teor de matéria seca de 82% em peso (quanto a outras propriedades, ver a Tabela 7), foram transformados em uma suspensão em 436 g de água, em um reator equipado com uma camisa para aquecimento, um condensador e agitador. A suspensão foi aquecida para 99 °C enquanto se agitava a 500 rpm e mantida nessa temperatura durante 45 min, com agitação. A solução de amido formada, quando esfriada, tinha uma concentração de 15,8% em peso e uma viscosidade de 1400 mPas.

Preparação da Composição de Resistência a Seco

[0070] Uma série de composições de resistência a seco aquosas foi preparada utilizando o seguinte procedimento geral. Uma solução de polímero APAM sintético, e.g., AC13HM, como descrita acima, e uma solução de amido de amido catiônico, e.g., Amido-A, como descrita acima, foram misturadas durante 60 min a 25 °C por 1000 rpm. Por exemplo, a composição de resistência a seco SP1 (ver a Tabela 1) foi preparada misturando 66,0 g da solução de polímero AC13HM, como descrita acima, e 63 g da solução de Amido-A, como descrita acima.

[0071] Foram preparadas composições de resistência a seco com diferentes proporções de componente de polímero sintético e componente de amido catiônico, diferente teor de matéria seca e diferente valor de pH. As composições de resistência a seco com menor teor de matéria seca foram preparadas por diluição com água desionizada. As composições de resistência a seco com baixo pH foram preparadas ajustando o seu pH para o valor-alvo desejado por adição de ácido sulfúrico a 25% em peso.

[0072] As composições de resistência a seco preparadas e as suas propriedades são dadas na Tabela 1. O componente de polímero sintético era o AC13HM e o componente de amido catiônico era o Amido-A nas composições de resistência a seco da Tabela 1, exceto pela composição de resistência a seco SPmix88, onde o componente de polímero sintético era o AC13HM e o componente de amido catiônico era o Amido-1; e pelas composições de resistência a seco SP4 e SP5, onde o componente de polímero sintético era o AC11HM e o componente de amido catiônico era o Amido-A; e pela composição de resistência a seco SP6, onde o polímero sintético era o AC11LM e o componente de amido catiônico era o Amido-A. Quanto a detalhes sobre os produtos químicos, ver a Tabela 7. Os valores da viscosidade na Tabela 1 foram medidos usando Brookfield LV, DV1 SSA, com rpm máxima e fuso instruídos pelo equipamento.

[0073] Pode ser visto a partir dos resultados da Tabela 1 que, quando o pH da composição de resistência a seco for 3,7, a viscosidade da composição de resistência a seco é menor do que quando o pH da composição de resistência a seco for 5,2. Isto indica que o componente de polímero sintético na composição de resistência a seco forma complexo mais fortemente em pH 5,2, onde o componente de polímero é mais aniônico. Uma proporção maior do componente de polímero sintético aumenta a viscosidade da composição de resistência a seco. A viscosidade das composições de resistência a seco pode ser diminuída por diluição com água. TABELA 1 Composições de resistência a seco preparadas.

[0074] O impacto da densidade de carga nas características da composição de resistência a seco foi estudado através da preparação de uma composição de resistência a seco como se segue. O componente de polímero sintético AC11HM, ver a Tabela 7, e o Amido-A catiônico cozido, como descritos acima, foram dissolvidos, cada um, separadamente em água desionizada. As soluções obtidas foram combinadas com igual % de peso seco de componente de polímero sintético e componente de amido catiônico. Após mistura durante 60 minutos na temperatura ambiente, obteve-se uma solução límpida tendo um teor de sólidos de 14,3% em peso. O pH da solução foi ajustado por solução de ácido sulfúrico ou hidróxido de sódio a 32% em peso para um valo- alvo desejado. As viscosidades das soluções foram medidas com o viscosímetro Brookfield DV1+ em diferentes valores de pH. Os resultados das viscosidades são dados na Tabela 2.

[0075] Os resultados da Tabela 2 mostram que a viscosidade aumentou como uma função do pH. O aumento da viscosidade é moderado entre pH 2,8 e 3,5, assim como entre pH 4,5 e 7. A viscosidade aumentou significativamente quando o pH aumentou de 3,5 para 4,5. TABELA 2 Viscosidade da composição de resistência a seco na concentração de 14% em peso como uma função do pH.

[0076] As amostras foram diluídas com água desionizada para a concentração adequada para as medições das densidade de carga indicativas por titulação com Mütek PCD 03, usando solução de poli(sulfonato de etileno) ou solução de poli-DADMAC como titulante. Os resultados são dados na Tabela 3. TABELA 3 Valores das densidades de carga indicativas da composição de resistência a seco na concentração de 14 % como uma função do pH.

[0077] Os resultados da densidade de carga na Tabela 3 mostram que a carga líquida da composição de resistência a seco compreendendo um componente de polímero sintético e um componente de amido catiônico passa de catiônica para aniônica em pH aproximadamente 3,7. Isto significa que o complexo de poli-íons é formado em grande grau já em um pH aproximadamente 3,5, em cujo pH a carga catiônica determinada diminuiu em torno de 60 %. Em pH acima de 4,5, uma grande quantidade das cargas catiônicas forma um complexo pelos grupos aniônicos do componente de polímero sintético. Os resultados da densidade de carga suportam as observações dos resultados das viscosidades na Tabela 2 que a formação do complexo de poli-íons ocorre entre pH 3,5 e 5.

Exemplos de Aplicação 1 - 9

[0078] O desempenho técnico das composições de resistência a seco e dos produtos comparativos de referência foi testado com vários estudos de polpa e folha.

[0079] As polpas usadas nos exemplos de aplicação e as suas propriedades são dadas na Tabela 4.

[0080] As propriedades das polpas foram caracterizadas utilizando os dispositivos e/ou os métodos padrão listados na Tabela 5. O pH, a turbidez, a condutividade e a carga foram medidos a partir do filtrado da filtração por gravidade através do papel de filtro de fita preta.

[0081] As propriedades das folhas de papel produzidas foram medidas usando os dispositivos de teste de folha e os métodos padrão listados na Tabela 6.

[0082] Os produtos químicos usados nos exemplos de aplicação são fornecidos na Tabela 7. TABELA 4 Polpas utilizadas nos exemplos de aplicação.

TABELA 5 Métodos de caracterização da polpa

TABELA 6 Dispositivos de teste das folhas e métodos padrão usados para as folhas de papel produzidas.

TABELA 7. Produtos químicos usados nos exemplos de aplicação.

Exemplo de Aplicação 1

[0083] Este exemplo simula a preparação de papel de seda, papel fino, papel kraft ou camada de superfície para papelão de múltiplas camadas.

[0084] A matéria-prima de fibras de teste foi uma mistura de polpa química de madeira dura e polpa de madeira macia. As polpas químicas foram preparadas em Valley Hollander. A polpa de madeira dura (HW) era a polpa kraft de bétula branqueada, refinada para 25 °SR, e a polpa de madeira macia (SW) era a polpa kraft de pinho branqueada, refinada para 25 °SR. As polpas foram misturadas na razão de 75%/25% de HW/SW, diluídas com água desionizada contendo adição de NaCl para um nível de 1,5 mS/cm. As propriedades da matéria-prima de fibras de teste obtida são dadas na Tabela 4.

[0085] Na preparação das folhas de mão, os produtos químicos foram adicionados à matéria-prima de fibras de teste em um frasco de drenagem dinâmica sob mistura com 1000 rpm. Os produtos químicos de resistência catiônicos foram diluídos antes da dosagem para uma concentração de 0,2 %. Os produtos químicos aniônicos e os produtos químicos de retenção foram diluídos para uma concentração de 0,05 % antes da dosagem. Os produtos químicos adicionados e os seus tempos de adição são dados na Tabela 8. Todas as quantidades de produtos químicos são dadas como kg de produto químico seco por tonelada de matéria-prima de fibras seca.

[0086] As folhas de mão tendo gramatura de 80 g/m2 foram formadas usando o formador de folha Rapid Kothen com água de circulação de acordo com a ISO 5269-2:2012. As folhas foram secas em secadores a vácuo durante 6 minutos a 92 °C e a 100 kPa (1000 mbar). Antes do teste, as folhas de laboratório foram pré- condicionadas por 24 h a 23 °C em 50 % de umidade relativa, de acordo com a ISO 187. Os valores de índice de tração e adesão Scott medidos para as folhas de mão preparadas são fornecidos na Tabela 8.

[0087] Pode ser visto a partir da Tabela 8 que o Teste 1-4, onde a composição de resistência a seco SP1 foi utilizada, produziu melhora nos valores de tração e adesão Scott em comparação com o Teste 12, onde foram utilizados apenas agentes de resistência catiônicos. O Teste 1-4 proporcionou melhora também para o Teste 1-3, onde um sistema com adições separadas dos agentes de resistência catiônicos e do polímero aniônico PAM-1 foi usado. A composição de resistência a seco SP1 produz assim propriedades de resistência favoráveis para este tipo de uso. TABELA 8 Testes das folhas de mão do exemplo de aplicação 1: adições de produtos químicos e resultados medidos.

[0088] Para a medição do potencial zeta, uma matéria-prima de fibras de teste de 500 ml foi levada para um béquer. Os produtos químicos catiônicos foram diluídos para uma concentração de 0,2 % e os produtos químicos aniônicos para uma concentração de 0,05 %. Após a adição do(s) produto(s) químico(s) catiônico(s), se algum, a matéria-prima de fibras foi misturada durante 1 min com uma colher antes da medição ou adição de um produto químico aniônico. Se o produto químico aniônico fosse adicionado, a matéria-prima de fibras era misturada por mais 1 min com a colher, antes da medição. Os resultados das medições do potencial zeta são fornecidos na Tabela 9. TABELA 9 Resultados das medições do potencial zeta.

[0089] Os resultados das medições do potencial zeta mostradas na Tabela 9 indicam que a composição de resistência a seco SP1 é capaz de deslocar muito eficazmente a carga superficial das fibras na direção aniônica mesmo quando a anionicidade da composição de resistência a seco for baixa.

Exemplo de Aplicação 2

[0090] Este exemplo simula a preparação de papel para impressão e escrita.

[0091] A matéria-prima de fibras de teste foi uma mistura de polpa química de madeira dura e polpa de madeira macia. As polpas químicas, que são típicas para o papel fino, foram preparadas em Valley Hollander. A polpa de madeira dura (HW) era a polpa kraft de bétula branqueada, refinada para 25 °SR, e a polpa de madeira macia (SW) era a polpa kraft de pinho branqueada, refinada para 25 °SR. As polpas foram misturadas na razão de 75%/25% de HW/SW, diluídas com água desionizada contendo adição de NaCl para um nível de 1,5 mS/cm. As propriedades da matéria-prima de fibras de teste obtida são dadas na Tabela 4.

[0092] Na preparação das folhas de mão, os produtos químicos foram adicionados à matéria-prima de fibras de teste em um frasco de drenagem dinâmica sob mistura com 1000 rpm. Os produtos químicos de resistência catiônicos foram diluídos antes da dosagem para uma concentração de 0,2 %. Os produtos químicos aniônicos e os produtos químicos de retenção foram diluídos para uma concentração de 0,05 % antes da dosagem. Os produtos químicos adicionados e os seus tempos de adição são dados na Tabela 8. Todas as quantidades de produtos químicos são dadas como kg de produto químico seco por tonelada de matéria-prima de fibras seca.

[0093] O GCC foi adicionado à matéria-prima de fibras a -25 s do tempo de drenagem. A adição exigida de GCC foi feita para obter 25 % de teor de cinzas para as folhas de papel produzidas.

[0094] As folhas de mão tendo gramatura de 80 g/m2 foram formadas usando o formador de folha Rapid Kothen com água de circulação de acordo com a ISO 5269-2:2012. As folhas foram secas em secadores a vácuo durante 6 minutos a 92 °C e a 100 kPa (1000 mbar). Antes do teste, as folhas de laboratório foram pré- condicionadas por 24 h a 23 °C em 50 % de umidade relativa, de acordo com a ISO 187. Os valores de índice de tração e adesão Scott medidos para as folhas de mão preparadas são fornecidos na Tabela 10.

[0095] Pode ser visto a partir da Tabela 10 que a composição de resistência a seco SP1 é capaz de gerar valores de tração e adesão Scott maiores do que os polímeros convencionais de resistência aniônica APAM-1 e APAM-2. A resistência à tração é necessária, por exemplo, para uma boa operabilidade da manta na máquina de papel, bem como para um bom comportamento nos processos de impressão e cópia. Podem ser necessários bons valores de adesão Scott para aplicações de impressão offset.

[0096] O valor alto da adesão Scott também pode ser usado como uma indicação da tendência reduzida de polvilhamento do papel. Tipicamente, os fabricantes de papel desejam maximizar o teor de cinzas pela adição de mais carga, mas a desvantagem é a resistência diminuída e o polvilhamento aumentado. Os valores da adesão Scott obtidos indicam que a composição de resistência a seco de acordo com a presente invenção, tal como SP1, pode ser utilizada para permitir o aumento no teor de cinzas, i.e., aumento na quantidade de carga adicionada à matéria-prima de fibras. TABELA 10 Testes das folhas de mão do exemplo de aplicação 2: adições de produtos químicos e resultados medidos.

[0097] Para a medição do potencial zeta, uma matéria-prima de fibras de teste de 500 ml foi levada para um béquer. Os produtos químicos aniônicos foram diluídos para uma concentração de 0,05 %. A matéria-prima de fibras foi misturada durante 1 min com uma colher antes da medição do potencial zeta (Teste 0) ou antes da adição de um produto químico aniônico. Quando o produto químico aniônico foi adicionado, a matéria-prima de fibras foi misturada por mais 1 min com a colher, antes da medição do potencial zeta. Os produtos químicos usados e as suas quantidades são dados na Tabela 11. Todas as quantidades de produtos químicos são dadas como kg de produto químico seco por tonelada de matéria-prima de fibras seca. Os resultados das medições do potencial zeta são também dados na Tabela 11.

[0098] Os resultados das medições do potencial zeta mostradas na Tabela 11 indicam que a composição de resistência a seco SP1 é capaz de deslocar muito eficazmente a carga superficial das fibras na direção aniônica. TABELA 11 Resultados das medições do potencial zeta no exemplo de aplicação 2.

Exemplo de Aplicação 3

[0099] O matéria-prima de fibras de teste era uma mistura de polpa mecânica quimiotérmica CTMP e quebrada. A CTMP e a quebrada foram misturadas em uma razão em peso de 60% de CTMP/40% de brada. A mistura de polpas foi diluída para 0,5 %. Metade do volume de água de diluição eram águas brancas e metade era água desionizada com 2 mS/cm de condutividade ajustada por NaCl. As propriedades da CTMP, da quebrada e das águas brancas usadas são dadas na Tabela 4.

[00100] Na preparação das folhas de mão, os produtos químicos foram adicionados à matéria-prima de fibras de teste em um frasco de drenagem dinâmica sob mistura com 1000 rpm. Os produtos químicos de resistência catiônicos foram diluídos antes da dosagem para uma concentração de 0,2 %. Os produtos químicos aniônicos e os produtos químicos de retenção foram diluídos para uma concentração de 0,05 % antes da dosagem. Os produtos químicos adicionados e os seus tempos de adição são dados na Tabela 12. Todas as quantidades de produtos químicos são dadas como kg de produto químico seco por tonelada de matéria-prima de fibras seca.

[00101] As folhas de mão tendo gramatura de 100 g/m2 foram formadas usando-se o formador de folha Rapid Kothen com água de circulação de acordo com a ISO 5269-2:2012. A condutividade da água de diluição da máquina Handsheet foi ajustada para 2 mS/cm com NaCl. As folhas foram prensadas a úmido individualmente adicionando 2 mata-borrões no lado superior e 2 mata-borrões no lado posterior. A prensagem a úmido foi realizada com a prensa de folha Lorenz&Wettre por 1 min com ajuste de pressão de 400 kPa (4 bar). As folhas foram secas em secadores a vácuo durante 6 minutos a 92 °C e a 100 kPa (1000 mbar). Antes do teste, as folhas de laboratório foram pré-condicionadas por 24 h a 23 °C em 50 % de umidade relativa, de acordo com a ISO 187. Os valores de tração na direção z e adesão Scott medidos para as folhas de mão preparadas são fornecidos na Tabela 12.

[00102] Pode ser visto a partir da Tabela 12 que a adição aumentada de amido junto com a composição de resistência a seco SP3 proporciona um valor maior de resistência à tração na direção Z e adesão Scott para o papel produzido. Os resultados obtidos com a composição de resistência a seco também são melhores do que os resultados obtidos com o sistema convencional de resistência de dois componentes, que compreende amido catiônico e CMC adicionados separadamente. As propriedades de resistência melhoradas com a composição de resistência a seco são benéficas, por exemplo, para a camada do meio do papelão para caixa de dobrar. Além disso, um valor da adesão Scott muito baixo leva a problemas na impressão devidos à divisão da estrutura da folha. TABELA 12 Teste da folha de mão do exemplo de aplicação 3: adições de produtos químicos e resultados medidos.

Exemplo de Aplicação 4

[00103] Este exemplo simula a fabricação de papel ou papelão à base de fibra reciclada.

[00104] A matéria-prima de fibras de teste foi feita a partir da polpa de fibras recicladas OCC (OCC = papelão corrugado velho). A polpa de OCC foi diluída para 1,0 %. Metade do volume de água de diluição eram águas brancas e metade era água desionizada com 4 mS/cm de condutividade ajustada por NaCl. As propriedades da polpa de OCC usada e das águas brancas são dadas na Tabela 4.

[00105] Na preparação das folhas de mão, os produtos químicos foram adicionados à matéria-prima de fibras de teste em um frasco de drenagem dinâmica sob mistura com 1000 rpm. Os produtos químicos de resistência catiônicos foram diluídos antes da dosagem para uma concentração de 0,2 %. Os produtos químicos aniônicos e os produtos químicos de retenção foram diluídos para uma concentração de 0,05 % antes da dosagem. Os produtos químicos adicionados e os seus tempos de adição são dados na Tabela 13. Todas as quantidades de produtos químicos são dadas como kg de produto químico seco por tonelada de matéria-prima de fibras seca.

[00106] As folhas à mão tendo uma gramatura de 110 g/m2 foram formadas usando um formador de folha Rapid Kothen com água de circulação de acordo com a ISO 5269-2 2012. A condutividade da água de diluição da máquina de folha de mão foi ajustada para 4 mS/cm com 1,76 g/l de CaCl2*2H2O e com NaCl. O teor de cinzas das folhas foi ajustado para 8 % controlando a retenção com a dosagem de CPAM. A dosagem necessária foi 0,15 kg/t como uma média. As folhas foram secas em secadores a vácuo durante 6 minutos a 92 °C e a 100 kPa (1000 mbar). Antes do teste, as folhas de laboratório foram pré-condicionadas por 24 h a 23 °C em 50 % de umidade relativa, de acordo com a ISO 187. Os valores de índice de SCT e índice de ruptura medidos para as folhas de mão preparadas são dados na Tabela 13.

[00107] Pode ser visto a partir da Tabela 13 que os valores de índice de SCT e índice de ruptura podem ser melhorados com a composição de resistência a seco SP1. Os valores melhorados de índice de SCT e índice de ruptura são benéficos para os graus de papelão de revestimento, canelura e núcleo. Além disso, pode ser visto que as propriedades de resistência obtidas com uma combinação de aditivo catiônico e composição de resistência a seco SP1 são melhores do que as propriedades de resistência obtidas com adição de aditivo catiônico sozinho.

[00108] Deve ser observado que muitas polpas de fibras recicladas à base de OCC podem ter uma demanda catiônica e um potencial zeta próximos de zero e, ao mesmo tempo, alta condutividade. Isto causa um desafio especial para os aditivos de resistência a seco iônicos utilizados na extremidade úmida, uma vez que os aditivos não são retidos bem e/ou ligados às fibras. A composição de resistência a seco de acordo com a invenção supera este problema devido à sua estrutura única e devido à alta quantidade de grupos iônicos. TABELA 13 Testes da folha de mão do exemplo de aplicação 4: adições de produtos químicos e resultados medidos.

Exemplo de Aplicação 5

[00109] Neste exemplo, a fabricação de papelão para caixa de dobrar e papelão de embalagem de líquidos foi simulada com folhas de 3 camadas feitas com o formador de folha de mão dinâmica Formette fabricado pela Techpap.

[00110] Uma mistura de polpa kraft de pinho branqueada e polpa kraft de bétula branqueada foi usada no material de camada superior e posterior. A quantidade de polpa kraft de pinho foi 35 % e de polpa kraft de bétula branqueada 65%. O material de camada do meio era CTMP branqueada com 440 ml de grau de refinação padrão canadense Freeness. As polpas foram desintegradas de acordo com a ISO 5263:1995. As polpas Kraft foram desintegradas na temperatura ambiente e a CTMP a 85 °C. As polpas foram diluídas para uma consistência de 0,5 % com água desionizada. As polpas foram adicionadas ao Formette camada por camada na ordem: superior, meio, posterior. As adições de produtos químicos foram efetuadas ao tanque de mistura do Formette de acordo com a Tabela 14. Todas as quantidades de produtos químicos são dadas como kg de produto químico seco por tonelada de matéria-prima de fibras seca. A água foi drenada depois de toda a polpa ser pulverizada para formar uma manta de 3 camadas. O tambor foi operado com 1400 rpm, o misturador para a polpa a 400 rpm, a bomba de polpa 1100 rpm/min, o número de varreduras 100 e o tempo de coleta com concha foi 60 s. A folha foi removida do tambor entre o fio e 1 mata-borrão sobre o outro lado da folha. O mata-borrão molhado e o fio foram removidos. A folha foi cortada para um tamanho de 15 cm * 20 cm e 3 mata-borrões foram colocados sobre o lado superior e 3 mata-borrões sobre o lado posterior da folha antes da prensagem a úmido na prensa úmida de laboratório Lorenz & Wettre. A prensagem a úmido foi a 500 kPa (5 bar) por 4 min. As folhas foram secas em 1 mata-borrão na parte superior e 1 mata-borrão na parte posterior da folha no estado controlado em um secador de tambor de ferro fundido aquecido com vapor feltrado a 92 °C durante 3 min. Antes do teste, as folhas de laboratório foram pré-condicionadas por 24 h a 23 °C em 50 % de umidade relativa, de acordo com a ISO 187. TABELA 14 Programa de teste da folha de mão dinâmica para o exemplo de aplicação 5.

[00111] Os resultados medidos para as folhas de mão dinâmicas preparadas são dados na Tabela 15. Tipicamente, apenas 5 kg/t de amido foram usados para o papelão para caixa de dobrar, porque as altas quantidades de amido reduzem o volume e a rigidez de flexão. Pode ser visto a partir da Tabela 15 que podem ser obtidos valores de resistência à tração e rigidez de flexão mais altos na mesma gramatura pela adição da composição de resistência a seco SP3 com quantidade aumentada de amido, ver o teste 5-1 e o teste 5-3.

[00112] Além disso, pode ser visto a partir da Tabela 15 que a composição de resistência a seco de acordo com a invenção aumenta a rigidez de flexão. Uma rigidez de flexão igual ou maior foi obtida com uma gramatura menor nos testes 5-2, 5-4 e 5-5 em comparação com o teste de referência 5-1. Essa obtenção diminui significativamente a quantidade de material de camada do meio e os custos de fabricação do papelão. As embalagens mais leves podem ser fabricadas para o mesmo uso final, o que reduz os custos de transporte e as emissões no ciclo de vida do produto de embalagem.

[00113] Além disso, pode ser observado a partir da Tabela 15 que os valores da tração na direção z e da adesão Scott são melhorados quando se usa a composição de resistência a seco de acordo com a invenção. A tração na direção Z e a adesão Scott são críticas para a capacidade de impressão em offset da placa. A melhora destas propriedades pode ser usada para preparar material de camada ainda mais volumoso, visto que um volume tipicamente maior leva a uma adesão Scott menor ou tração na direção Z menor. O volume aumentado é benéfico para a rigidez de flexão. TABELA 15 Resultados do teste de folha de mão dinâmica para o exemplo de aplicação 5.

Exemplo de Aplicação 6

[00114] Este exemplo simula a preparação de papelão de múltiplas camadas, tal como papelão para caixa de dobrar ou papelão de embalagem de líquidos. As folhas de teste foram feitas com o formador de folha de mão dinâmica Formette fabricado pela Techpap.

[00115] A matéria-prima de fibras de teste foi feita a partir de 80% de CTMP seca branqueada tendo uma Freeness padrão canadense de 580 ml e 20 % de quebrada de papel de base seca da fabricação de papelão para caixa de dobrar. A polpa de teste foi desintegrada de acordo com a ISO 5263:1995, a 80 °C. A matéria-prima de fibras de teste foi diluída para uma consistência de 0,6 % com água desionizada, o pH foi ajustado para 7 e foi adicionado o sal de NaCl para obter uma condutividade de 1,5 mS/cm.

[00116] A composição de resistência a seco SP4 foi preparada misturando 50% em peso de Amido-A e 50% em peso de AC11HM. Quanto às propriedades, ver a Tabela 1. A composição de resistência à seco de referência SPC com carga líquida catiônica foi preparada pela mistura de 50% em peso de Amido-A e 50% em peso de SCPAM, e tinha uma viscosidade de 4.500 mPas, pH 4.0, carga de 0,78 meq/g em pH 7, carga de 0,28 meq/g em pH 2,8 e teor de sólidos secos de 14% em peso.

[00117] No teste, a composição de resistência a seco, SP4 ou SPC, foi adicionada após um agente de resistência catiônico, que era o amido catiônico (Amido-1). O polímero de retenção utilizado foi o CPAM-2.

[00118] A mistura de polpas foi adicionada ao Formette. As adições de produtos químicos foram feitas ao tanque de mistura do Formette de acordo com a Tabela 16. Todas as quantidades de produtos químicos são dadas como kg de produto químico seco por tonelada de matéria-prima de fibras seca. A água foi drenada depois que toda a polpa foi pulverizada. O tambor foi operado com 1400 rpm, o misturador para a polpa 400 rpm, a bomba de polpa 1100 rpm/min, o número de varreduras 100 e o tempo de coleta com concha foi 60 s. A folha foi removida do tambor entre o fio e 1 mata-borrão sobre o outro lado da folha. O mata-borrão molhado e o fio foram removidos. As folhas foram prensadas a úmido na prensa de pinça da Techpap com pressão de 500 kPa (5 bar) com 2 passagens, tendo um novo mata- borrão sobre cada lado da folha antes de cada passagem. As folhas foram cortadas para um tamanho de 15 cm * 20 cm. As folhas foram secas no estado controlado em secadores controlados STFI. Antes do teste no laboratório, as folhas foram pré-condicionadas por 24 h a 23 °C em 50 % de umidade relativa, de acordo com a ISO 187. TABELA 16 Programa de teste da folha de mão dinâmica para o exemplo de aplicação 6.

[00119] A tração na direção Z e o módulo elástico na direção da máquina (MD) e na direção cruzada (CD) analisados com o teste de resistência à tração foram medidos de acordo com os métodos da tabela 6.

[00120] A Tabela 17 apresenta os resultados da medição. A adição do amido catiônico somente reduziu os sólidos de prensagem, enquanto a adição da composição de resistência a seco aniônica SP4 melhorou os sólidos de prensagem. A tração na direção Z e o módulo elástico são propriedades de resistência importantes para a fabricação de papelão para caixa de dobrar e papelão de embalagem de líquidos. Os testes 6-3 e 6-4 com a composição de resistência SP4 mostraram uma tração na direção Z maior e valores do módulo elástico maiores do que os testes 6-5 e 6-6, onde foi usada a composição de resistência a seco catiônica SPC. TABELA 17 Resultados da medição dos sólidos após prensagem a úmido, tração na direção Z (ZDT) e Módulo elástico (E-mod) para o exemplo de aplicação 6.

Exemplo de Aplicação 7

[00121] Este exemplo simula a preparação de um papelão de múltiplas camadas contendo fibras recicladas.

[00122] A composição de resistência a seco SP4 foi a mesma que no Exemplo 6 e a composição de resistência a seco SP5 foi preparada misturando 69% em peso de Amido-A e 31% em peso de AC11HM. Quanto às propriedades, ver a Tabela 1. A composição de resistência a seco catiônica SPC foi a mesma que no Exemplo 6.

[00123] A polpa de teste era uma matéria-prima espessa de uma máquina de papelão que consistia em 70 % de DIP feita de revistas velhas e 30 % de polpa de embrulhos de fibra longa de BCTMP transformada em suspensão no desintegrador. A polpa foi diluída com o filtrado claro da fábrica de papelão para 1 % de consistência. A condutividade da polpa de teste diluída foi 2,2 mS/cm.

[00124] Na preparação das folhas de mão, os produtos químicos foram adicionados à matéria-prima de fibras de teste preparada em um frasco de drenagem dinâmica sob mistura com 1000 rpm. Os produtos químicos de resistência catiônicos foram diluídos antes da dosagem para uma concentração de 0,2 %. Os produtos químicos aniônicos e os produtos químicos de retenção foram diluídos para uma concentração de 0,05 % antes da dosagem. Os produtos químicos adicionados e os seus tempos de adição são dados na Tabela 18. Todas as quantidades de produtos químicos são dadas como kg de produto químico seco por tonelada de matéria-prima de fibras seca. A dosagem do polímero de retenção foi ajustada para manter a retenção e a gramatura constantes nas folhas de mão.

[00125] As folhas de mão tendo gramatura de 100 g/m2 foram formadas usando-se o formador de folha Rapid de acordo com a ISO 5269-2:2012. A condutividade da água de diluição da máquina Handsheet foi ajustada para 2,2 mS/cm com NaCl. As folhas foram prensadas a úmido individualmente adicionando 2 mata-borrões no lado superior e 2 mata-borrões no lado posterior. A prensagem a úmido foi realizada com a prensa de folha Lorenz&Wettre por 1 min com ajuste de pressão de 400 kPa (4 bar). As folhas foram secas em secadores a vácuo durante 5 minutos a 92 °C e a 100 kPa (1000 mbar). Antes do teste, as folhas de laboratório foram pré- condicionadas por 24 h a 23 °C em 50 % de umidade relativa, de acordo com a ISO 187. As mudanças medidas no índice de tração, índice de ruptura e tração na direção Z são dadas na Tabela 18. A mudança é dada como aumento nos valores percentuais, calculados entre cada ponto de teste individual e o teste 0 (teste 7-1). Todos os pontos de teste continham 6 % de cinzas na folha.

[00126] Vê-se a partir da Tabela 18 que a composição de resistência a seco aniônica SP4 melhorou a tração, a ruptura e a tração na direção Z quando usada junto com a composição de resistência a seco catiônica SPC. A composição de resistência SP5 com baixa anionicidade, testes 7-5 e 7-6, melhorou as propriedades de resistência em comparação com o teste 0 7-1 sem qualquer adição de composições de resistência a seco. A melhora na resistência à ruptura, que é atingida com SP4 e SP5, é comparável com o resultado alcançado com uma composição de resistência a seco catiônica SPC no teste 7-2. Os testes 7-3 e 7-4 indicam que a composição de resistência a seco de acordo com a invenção proporciona propriedades melhoradas de tração, especialmente quando é utilizada em junto com um agente de resistência catiônico. TABELA 18 Testes das folhas de mão do exemplo de aplicação 7: adições de produtos químicos e resultados medidos.

Exemplo de Aplicação 8

[00127] Este exemplo simula a preparação do papelão de múltiplas camadas, tal como o papelão para caixa de dobrar ou o papelão para embalagem de líquidos, com um formador de folha de mão dinâmica Formette, fabricado pela Techpap. As composições de resistência a seco SP4 e SP6 são usadas.

[00128] A matéria-prima de fibras de teste foi feita a partir da polpa quimiotermomecânica seca branqueada CTMP tendo uma Freeness padrão canadense de 580 ml e quebrada de papel de base seca da fabricação de papelão para caixa de dobrar. A CTMP e a quebrada foram misturadas em uma razão a seco de 80% de CTMP/20% de quebrada. As polpas foram desintegradas de acordo com a ISO 5263:1995, a 80 °C. A mistura de polpas foi diluída para uma consistência de 0,6 % com água desionizada, o seu pH foi ajustado para 7 e foi adicionado o NaCl para obter um nível de condutividade de 1,5 mS/cm.

[00129] A mistura de polpas foi adicionada ao Formette e as folhas foram preparadas, prensadas e cortadas na mesma maneira que no Exemplo de Aplicação 6. As adições dos produtos químicos foram efetuadas ao tanque de mistura do Formette de acordo com a Tabela 19. O polímero de retenção era o CPAM-2. Todas as quantidades de produtos químicos são dadas como kg de produto químico seco por tonelada de matéria-prima de fibras seca. As folhas foram secas em estado controlado em um secador de tambor, a 92 °C, primeira passagem com mata-borrão e segunda passagem sem. O tempo de secagem foi 1 min/passagem. Antes do teste no laboratório, as folhas foram pré-condicionadas por 24 h a 23 °C em 50 % de umidade relativa, de acordo com a ISO 187.

[00130] A tração na direção Z e a resistência à tração (MD) foram medidas de acordo com os métodos na tabela 6. TABELA 19 Testes das folhas de mão do exemplo de aplicação 8: adições de produtos químicos e resultados medidos.

[00131] Os resultados do Exemplo de Aplicação 8 são mostrados também na Tabela 19. Os resultados obtidos indicam que o peso molecular do componente de polímero sintético aniônico tem um impacto sobre o desempenho da composição de resistência a seco. Quando o componente de polímero tinha um peso molecular maior (teste 8-3, 8-4) uma melhora nos sólidos de prensagem, na tração na direção Z e na resistência à tração pode ser observada. O efeito obtido é maior que nos testes 8-5 e 8-6, onde o componente de polímero sintético tinha um peso molecular menor de cerca de 500.000 g/mol. Este comportamento indica que o peso molecular do componente de polímero sintético aniônico pode afetar a distribuição de carga sobre a superfície do complexo formado com o componente de amido catiônico.

Exemplo de Aplicação 9

[00132] Este exemplo simula a preparação do papelão de múltiplas camadas, tal como o papelão para caixa de dobrar ou o papelão para embalagem de líquidos, com um formador de folha de mão dinâmica Formette, fabricado pela Techpap.

[00133] No Exemplo de Aplicação 9, foi utilizada a composição de resistência a seco SP4 com o agente de resistência catiônico de poli(álcool vinílico) c-PVOH.

[00134] A matéria-prima de fibras de teste foi feita a partir da polpa quimio-termomecânica seca branqueada CTMP tendo uma Freeness padrão canadense de 580 ml e quebrada de papel de base seca do papelão para caixa de dobrar. A CTMP e a quebrada foram misturadas em uma razão a seco de 80% de CTMP/20% de quebrada. As polpas foram desintegradas de acordo com a ISO 5263:1995, a 80 °C. A mistura de polpas foi diluída para uma consistência de 0,6 % com água desionizada, o seu pH foi ajustado para 7 e foi adicionado o NaCl para obter um nível de condutividade de 1,5 mS/cm.

[00135] A mistura de polpas foi adicionada ao Formette e as folhas foram preparadas, prensadas e cortadas na mesma maneira que no Exemplo de Aplicação 6, exceto que o tambor foi operado com 800 rpm. As adições dos produtos químicos foram efetuadas ao tanque de mistura do Formette de acordo com a Tabela 20. O polímero de retenção era o CPAM-2. Todas as quantidades de produtos químicos são dadas como kg de produto químico seco por tonelada de matéria- prima de fibras seca. As folhas foram secas em estado controlado em um secador de tambor, a 92 °C, primeira passagem com mata-borrão e segunda passagem sem. O tempo de secagem foi 1 min/passagem. Antes do teste no laboratório, as folhas foram pré-condicionadas por 24 h a 23 °C em 50 % de umidade relativa, de acordo com a ISO 187. TABELA 20 Programa de teste da folha de mão dinâmica para o exemplo de aplicação 9.

[00136] Os resultados na Tabela 20 mostram surpreendentemente que, independentemente da ordem de adição da composição de resistência a seco SP4 e do agente de resistência catiônico c-PVOH, as propriedades de resistência da folha final foram melhoradas. A adição do agente de resistência catiônico c-PVOH primeiro propiciou uma melhora no valor de tração na direção Z, enquanto que a adição da composição de resistência a seco aniônica SP4 primeiro propiciou uma melhora no índice de tração. Isso cria oportunidades valiosas na fabricação de diferentes graus de papel e papelão, uma vez que os requisitos de resistência variam entre os vários graus. Às vezes, boas propriedades de resistência são desejadas na direção MD e, às vezes, na direção Z. A composição de resistência a seco SP4 de acordo com a presente invenção também proporcionou o efeito surpreendente que o desempenho de resistência foi bom, mesmo com uma dosagem baixa do agente de resistência catiônico c-PVOH. Tipicamente, os agentes de resistência catiônicos são dosados em quantidades relativamente maiores, mais do que 1 kg/t.

[00137] Mesmo se a invenção fosse descrita com referência ao que presentemente parece ser as modalidades mais práticas e preferidas, entende-se que a invenção não deve ser limitada às modalidades descritas acima, porém a invenção destina-se a cobrir também diferentes modificações e soluções técnicas equivalentes dentro do escopo das reivindicações anexas.

Claims (21)

1. Composição de resistência a seco aquosa adequada para uso na fabricação de papel, papelão ou similares, caracterizada pelo fato de que a composição compreende uma mistura, preparada pela mistura de - 10 a 90% em peso de um componente de polímero sintético, que é um copolímero de acrilamida e pelo menos um monômero aniônico, o qual é selecionado a partir de ácidos mono- ou dicarboxílicos insaturados, tais como ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido maléico, ácido itacônico, ácido crotônico, ácido isocrotônico, e quaisquer de suas misturas, ou seus sais, o componente de polímero sintético tendo uma anionicidade de 1 - 60 % em mol e - 10 a 90% em peso de um componente de amido catiônico, o qual possui um grau de substituição de 0,025 a 0,3, o componente de polímero sintético e o componente de amido catiônico provendo a composição com uma densidade de carga na faixa de - 0,05 - 1 meq/g, quando medida em pH 2,8, e - -0,2 - -3 meq/g, quando medida em pH 7,0.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o componente de amido catiônico tem um teor de amilopectina > 80 %, preferivelmente > 85 %, mais preferivelmente > 90 %, ainda mais preferivelmente > 95%.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que o componente de polímero sintético e o componente de amido catiônico proporcionam uma densidade de carga na faixa de - 0,1 - 0,5 meq/g, preferivelmente 0,15 - 0,3 meq/g, quando medida em pH 2,8, e - -0,4 - -2,0 meq/g, preferivelmente -0,5 - -1,5, quando medida em pH 7,0.

4. Composição, de acordo com a reivindicação 1, 2 ou 3, caracterizada pelo fato de que a composição de resistência a seco tem uma carga líquida aniônica já em pH 5,5, preferivelmente já em pH 5,0, mais preferivelmente já em pH 4,5.

5. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 - 4, caracterizada pelo fato de que a composição de resistência a seco compreende 30 - 70 % em peso, preferivelmente 40 - 60 % em peso, do componente polimérico sintético, e 30 -70 % em peso, preferivelmente 40 - 60 % em peso do componente de amido catiônico.

6. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 - 5, caracterizada pelo fato de que o componente de amido catiônico tem um grau de substituição de 0,03 -0,16, preferivelmente 0,045 - 0,1.

7. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 - 6, caracterizada pelo fato de que o componente de amido catiônico é amido não degradado.

8. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 - 7, caracterizada pelo fato de que o componente de polímero sintético tem uma anionicidade de 3 - 40 % em mol, preferivelmente 5 - 18 % em mol, mais preferivelmente 9 - 15 % em mol.

9. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 - 8, caracterizada pelo fato de que o componente de polímero sintético tem um peso molecular médio ponderal PM na faixa de 300.000 - 1.000.000 g/mol, preferivelmente 400.000 - 1.000.000 g/mol, mais preferivelmente 500.000 - 900.000 g/mol.

10. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 - 9, caracterizada pelo fato de que a composição de resistência a seco está isenta de polímeros sintéticos catiônicos.

11. Composição, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 - 10, caracterizada pelo fato de que a composição de resistência a seco tem uma viscosidade Brookfield de < 10.000 mPas, preferivelmente < 8.000 mPas, mais preferivelmente < 6.000 mPas, em um teor de sólidos de um 14 % em peso e em pH 3,0.

12. Uso de uma composição de resistência a seco como definida em qualquer uma das reivindicações 1 - 11, caracterizado pelo fato de que é para melhorar as propriedades de resistência de um papel, papelão ou similares.

13. Método para a fabricação de papel, papelão ou similares, caracterizado pelo fato de que compreende - obter uma matéria-prima de fibras tendo um valor de pH de pelo menos 4,5, - adicionar um agente de resistência catiônico à matéria- prima de fibras, e - diluir uma composição de resistência a seco como definida em qualquer uma das reivindicações 1 - 11 com água para obter uma solução da composição de resistência a seco tendo um pH final > 3, e - adicionar a solução da composição de resistência a seco à matéria-prima de fibras antes ou depois da adição do agente de resistência catiônico.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que a matéria-prima de fibras compreende fibras recicladas e/ou polpa química, e/ou a matéria-prima de fibras tem uma condutividade de pelo menos 2 mS/cm, preferivelmente pelo menos 3 mS/cm, mais preferivelmente pelo menos 4 mS/cm.

15. Método, de acordo com a reivindicação 13 ou 14, caracterizado por adicionar a composição de resistência a seco na quantidade de 0,5 - 4,0 kg/t de matéria-prima de fibras seca, preferivelmente 1 - 3 kg/t de matéria-prima de fibras seca.

16. Método, de acordo com a reivindicação 13, 14 ou 15, caracterizado por adicionar o agente de resistência catiônico e a composição de resistência a seco em tal quantidade que o número de cargas aniônicas em excesso na composição de resistentes a seco, em pH 7, seja 20 - 200 %, preferivelmente 50 - 120 %, do número total de cargas catiônicas do agente de resistência catiônico.

17. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 - 16, caracterizado pelo fato de que o agente de resistência catiônico é selecionado a partir de um grupo de amido catiônico, poliamidoamina-epicloroidrina, polímeros catiônicos de acrilamida, e polivinilaminas.

18. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 - 17, caracterizado por preparar a composição de resistência a seco no local.

19. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 - 18, caracterizado pelo fato de que o agente de resistência catiônico é o amido catiônico, que é de origem botânica idêntica ao componente de amido catiônico da composição de resistência a seco.

20. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 - 19, caracterizado por adicionar a composição de resistência a seco após o agente de resistência catiônico.

21. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 - 20, caracterizado pelo fato de que a matéria-prima de fibras tem um valor de pH pelo menos 5, em que a composição de resistência a seco tem uma carga líquida aniônica no pH da matéria- prima de fibras.