BR112019007975B1 - Um método para formar uma rede compreendendo fibras - Google Patents

Abstract

A presente invenção se refere a um método para possibilitar a eficiente utilização de tenso ativos (surfactantes) em formação de rede de um material contendo celulose, por exemplo, na fabricação de papel ou de papelão. Em concordância com a presente invenção, o método compreende a adição de celulose microfibrilada [microfibrillated celulose (MFC)] ou celulose nanocristalina [nanocrystalline celulose (NCC)] para a água branca (licor branco) em um processo de formação de rede de maneira tal a formar complexos com agentes tenso ativos. Os complexos formados são pelo menos parcialmente reciclados para o processo. Isto possibilita que o produtor venha a ter controle sobre a concentração de agentes tenso ativos no sistema.

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente invenção se refere a um método para formar uma rede compreendendo fibras de celulose. A presente invenção adicionalmente se refere a um produto de papel ou de papelão produzido pelo referido método.

PANORAMA TÉCNICO

[0002] A água branca (o licor branco) em uma moderna máquina de papel ou de papelão é reciclada e reutilizada em uma grande extensão através de circulações curtas e longas. Na circulação curta, excesso de água branca a partir do estoque ou da carga na formação de rede é coletado e reciclado para diluir a polpa de estoque espessa para ser entregue para a caixa de entrada. A água branca na circulação curta pode, por exemplo, ser reciclada para o poço de fio (arame), ou para uma posição entre o poço de fio e a caixa de entrada.

[0003] Na circulação longa, excesso de água branca a partir da circulação curta e de outras partes da máquina de fabricação de papel é reciclado para a preparação de estoque, por exemplo, para o cofre (tanque) de mistura (combinação, blend). A água branca contém fibras, finos e produtos químicos, que são filtrados e reutilizados, usualmente dentro do circuito (loop) de circulação longo. Parte do rejeito é disposta e utilizada, por exemplo, como aterro sanitário. Parte da água branca é adicionalmente enviada para a planta de tratamento de águas residuais.

[0004] Em anos recentes, a utilização de produtos químicos tensoativos ou surfactantes em fabricação de papel ou de papelão tem aumentado. A razão principal de utilização de surfactantes tem primordialmente sido para afetar interfaces entre, por exemplo, pigmentos e água e, portanto, para aperfeiçoar umidificação e dispersabilidade ou re-dispersabilidade. Um outro propósito tem sido o de utilizar surfactantes como agentes de desaglutinação ou a de ajustar interação fibra-fibra. Novas tecnologias de formação de rede, por exemplo, formação de espuma, têm adicionalmente aumentado a utilização de surfactantes.

[0005] Entretanto, embora surfactantes venham a ser usualmente benéficos em baixos níveis, existem diversos problemas associados com a presença de surfactantes em fabricação de papel ou de papelão, tais como migração indesejada dos surfactantes para o alimento ou camada de barreira aplicada, propriedades de barreira reduzidas, espumação indesejada em locais indesejados, efeitos negativos em plantas de tratamento de água, toxicidade, interferência com outros produtos químicos provocando química de extremidade úmida instável, etc.. Uma circulação acumulada de surfactantes no processo pode, por conseqüência, provocar efeitos indesejados, problemas de operacionalidade, variações em qualidade de produto final e eficiência de produção reduzida.

[0006] Outras áreas onde a utilização potencial de surfactantes está aumentando são, por exemplo, compósitos de peso leve ou aerogéis. Esta espécie de compósitos poderia ser feita, por exemplo, a partir de nanocelulose e produtos químicos tensoativos que, por conseqüência, formam uma estrutura volumosa. Um excesso de surfactantes é freqüentemente formado quando de secagem da estrutura que, por conseqüência conduz para os problemas descritos anteriormente.

[0007] Por conseqüência, permanece uma necessidade para um processo para fabricar uma rede contínua, tal como papel ou papelão, aerogéis ou compósitos de peso leve, compreendendo fibras ou material de celulose, processo que possibilita a utilização de surfactantes como um produto químico funcional sem provocação dos efeitos indesejados.

SUMÁRIO

[0008] É um objetivo da presente divulgação o de possibilitar a eficiente utilização de surfactantes em formação de rede de um material contendo celulose, por exemplo, na fabricação de papel ou de papelão, sem os efeitos negativos associados com o estado da técnica.

[0009] Esta, e vantagens adicionais, são completamente ou parcialmente conseguidas pelo método, pelo produto de papel ou de papelão e pela utilização em concordância com as reivindicações de patente independentes anexadas. Concretizações são estabelecidas nas reivindicações de patente dependentes anexadas, e na descrição a seguir.

[0010] Em concordância com um primeiro aspecto da presente invenção, é proporcionado um método para formar uma rede contínua compreendendo fibras e/ou fibrilas, método que compreende as etapas de: - provisão de uma carga compreendendo fibras e/ou fibrilas e um agente tensoativo (surfactante); - aplicação de referida carga em cima de um fio para formar uma rede; - drenagem de água branca (licor branco) a partir de referida rede; - adição de celulose microfibrilada (MFC) e/ou celulose nanocristalina (NCC) para referida água branca, por intermédio do que referido agente tensoativo é ligado (aglutinado) para ou fisicamente interage com referida MFC ou NCC formando um complexo; - reciclagem de referido complexo para a carga e/ou para a rede.

[0011] As fibras podem ser fibras de celulose (e/ou material de celulose) ou outras fibras naturais, fibras sintéticas ou fibras especiais, tais como fibras de vidro. As fibrilas podem ser nanofibrilas de celulose, tal como celulose microfibrilada.

[0012] A adição de MFC ou de NCC para a água branca possibilita o que produtor venha a ter controle sobre a concentração de agentes tendo ativos no sistema. Desta maneira, problemas relacionados para um excesso de agentes tensoativos no sistema é diminuído ou fortemente reduzido, determinando surgimento para um processo de fabricação estável e para um processo mais eficiente em custos na medida em que a retenção química é mais eficiente. O excesso de agentes tensoativos se acumula na água branca, tanto em forma dissolvida ou quanto, por exemplo, como micelas, onde é aglutinada para a superfície da MFC ou da NCC adicionada, formando um complexo reversível ou irreversível. A aglutinação ou interação entre MFC ou NCC e o agente tendo ativo pode, por exemplo, ser eletrostática (atrativa), hidrofóbica, indução, ou dispersão, ou uma combinação destas interações. Em adição, a interação talvez desencadeada (acionada) por controle, por exemplo, do pH, da condutividade iônica, da utilização de eletrólitos mono, di, ou multivalentes, da temperatura, da estabilidade ou solubilidade de cisalhamento de quaisquer dos componentes.

[0013] O complexo de agente tensoativo de MFC ou de agente tensoativo de NCC pode ser separado a partir de pelo menos uma parte de referida água branca antes de ser recirculado para a carga. A separação do complexo pode ser realizada pela utilização de qualquer técnica de separação conhecida, por exemplo, pela utilização de um hidro ciclone, de uma peneira, de um filtro, ou por flotação. O complexo separado pode, então, ser reciclado ou ser reutilizado (isto é, ser adicionado) para a carga ou para a rede formada em uma quantidade controlada. O complexo pode ser adicionado para a carga antes que a carga venha a ser aplicada sobre o fio. Alternativamente, o complexo pode ser adicionado para a rede depois que a rede venha a ser formada sobre o fio, por exemplo, adicionado no revestimento ou intumescimento de superfície da mesma ou pulverizado (borrifado) sobre a rede úmida antes da seção de pressionamento. Uma outra opção é a de adicionar o complexo coletado para a quebra ou para produtos químicos ou fibras a serem utilizado/as no processo. Parte dos complexos pode adicionalmente ser separada e utilizada, por exemplo, como um aditivo em compósitos, etc..

[0014] O complexo de agente tensoativo de MFC ou de NCC adicionado para a carga ou para a rede pode contribuir para propriedades aperfeiçoadas do produto formado, tais como volume aumentado, printabilidade (habilidade de impressão) aperfeiçoada, maciez (suavidade) e/ou propriedades ópticas. A separação “a partir de pelo menos uma parte da água branca” também inclui uma concentração do complexo para uma primeira parte da água branca e a separação de uma segunda parte, com concentração mais baixa do complexo (por exemplo, por flotação), a partir de referida primeira parte possuindo concentração mais alta. Referida primeira parte possuindo concentração mais alta do complexo pode, então, ser reciclada para a carga.

[0015] A água branca, separada a partir do complexo, pode também pelo menos parcialmente ser reciclada para a carga, preferivelmente antes que a carga venha a ser adicionada para o fio. Parte da água branca pode também ser tratada como água de efluente ou como um material de pasta fluida (de lodo).

[0016] O agente tensoativo pode estar presente na carga em uma concentração, por exemplo, de 0,01 em peso - 1% em peso com fundamento sobre o conteúdo sólido total de referida carga.

[0017] A MFC ou a NCC adicionada para a água branca pode ser modificada ou não modificada e preferivelmente possui uma área de superfície específica de 1 m2g até cerca de 300 m2g. Em uma concretização preferida da presente invenção, a MFC ou a NCC possui uma área de superfície específica de pelo menos 5 m2/g, preferivelmente de pelo menos 10 m2/g, o mais preferivelmente de pelo menos 15 m2/g, por exemplo, entre 15 m2/g - 200 m2/g, a área de superfície específica sendo determinada por um material liofilizado por absorção de gás de Nitrogênio em concordância com o método BET utilizando, por exemplo, analisador de área de superfície Micromeritics Tri Star. A MFC é liofilizada em sólidos a 4 % em peso com, por exemplo, nitrogênio líquido, e então, liofilizada por utilização de um instrumento de liofilização, (por exemplo, CHRIST ALPHA 2 - 4). O gás de nitrogênio é absorvido para as amostras secas na temperatura do nitrogênio líquido (T = -196 0C). Celulose microfibrilada possuindo tal alta área de superfície específica aperfeiçoa a aglutinação (ligação) do agente tensoativo.

[0018] Em uma concretização da presente invenção, um coagulante, um hidrofóbico e/ou um produto químico funcional, é adicionado para a água branca em adição para a MFC ou para a NCC. O coagulante ou o hidrofóbico ou o produto químico funcional pode ser adicionado para a água branca precedentemente à, simultaneamente à ou depois da adição de MFC ou de NCC, mas antes da separação do complexo a partir da água branca. A MFC ou a NCC e o coagulante ou o produto químico podem ser pré-misturados. Alternativamente, o aditivo funcional pode ser adicionado durante o processo de fabricação de MFC ou de NFC, tal como precedentemente para uma etapa de fluidização ou entre etapas de fluidização. A adição de um coagulante aperfeiçoa a formulação de complexos que são mais facilmente separados a partir da água branca na etapa de separação. O coagulante pode, por exemplo, ser selecionado a partir do grupo consistindo de alúmem, sulfato de alumínio, cloreto de poli alumínio (PAC), cloreto de polidialildimetilamônio (poli- DADMAC), Polietileno Imina, poliamidoaminas, polivinil pirrolidina, e poliaminas. Também outro polímero catiônico de cadeia curta, tal como dextrinas ou amidos altamente carregada/os ou outros polieletrólitos ou misturas, por exemplo, de eletrólitos mono, di, ou multivalentes, e polieletrólitos que têm capacidade de reforço da interação entre a MFC ou a NCC e os produtos químicos tensoativos.

[0019] O produto químico hidrofóbico que pode ser adicionado em adição para a MFC ou para a NCC para a água branca pode ser, por exemplo, AKD, ASA, rosina ou Polietileno ou cera de parafina, anidridos estireno maleicos, poliuretanas, ou qualquer outro produto químico funcional. Estes aditivos proporcionam interação mais eficiente com metades hidrofóbicas sobre os surfactantes. O referido produto químico hidrofóbico pode também ser adicionado durante a etapa de fluidização de MFC como apresentado acima.

[0020] Em uma outra concretização da presente invenção, a MFC ou a NCC podem ser misturadas com um agente anti-espumação. O agente anti-espumação pode ser, por exemplo, um surfactante ou silicone ou óleos minerais.

[0021] O agente tensoativo presente na carga pode ser selecionado a partir do grupo dos surfactantes aniônicos, surfactantes catiônicos, surfactantes não iônicos, surfactantes zwitteriônicos ou combinações dos mesmos. O agente tensoativo pode incluir produtos químicos tensoativos comestíveis e/ou agentes anti-espumação. Os produtos químicos tensoativos poderiam também ser, por exemplo, polímeros anfifílicos, tais como copolímeros em bloco. Exemplos de surfactantes catiônicos são hidrocloreto de laurilamina, cloreto de trimetil dodecil amônio, brometo de cetil trimetil amônio, e cloreto de dodecil trimetil amônio. Exemplos de surfactantes aniônicos são, por exemplo, sulfonatos de alquil benzeno, ácidos graxos, lauril sulfato, di-alquil sulfo succinato, lignosulfonatos, etc., tais como dodecil benzeno sulfonato de Na, ou dodecil sulfato de Na, ou estearato de Na. Exemplos de surfactantes não iônicos são álcool de polioxietileno, alquil etoxilato, polissorbato, produtos químicos modificados de óxido de propileno. Exemplos de surfactantes anfotéricos podem ser, por exemplo, lipídeos ou betaínas.

[0022] Agentes tensoativos catiônicos ou anfotéricos são preferivelmente coletados por MFC ou NCC não modificada ou carboxilada. A MFC ou a NCC podem também ser enxertadas com polieletrólitos anfotéricos ou aniônicos que proporcionam grupos aniônicos adicionais para a MFC ou para a NCC, respectivamente. Agentes tensoativos aniônicos são preferivelmente coletados por MFC ou NCC catiônica, enquanto agentes tensoativos não iônicos são preferivelmente coletados por MFC ou por NCC nativa ou hidrofóbica. MFC ou NCC catiônica podem ser obtidas por enxerto de superfície utilizando um polímero catiônico, tal como amido ou PDADMAC, PVAm ou PEI, ou através de modificação química da MFC ou da NCC, respectivamente. Uma MFC ou uma NCC hidrofóbica pode ser obtida tanto por modificação de uma resina, tal como AKD ou ASA ou rosina, ou quanto através de modificação química, tal como sililação.

[0023] Em uma concretização da presente invenção, o complexo de agente tensoativo de MFC ou de NCC é reciclado para a rede pela adição do complexo para uma composição de revestimento ou de intumescimento de superfície aplicada em cima da rede, composição a qual adicionalmente compreende um sal de metal. O sal de metal pode ser um sal monovalente, mas é preferivelmente um sal de metal de um metal multivalente. Referido sal pode, por exemplo, ser cloreto de cálcio, cloreto de magnésio, brometo de magnésio, brometo de cálcio, cloreto de bário, nitrato de cálcio, nitrato de magnésio, nitrato de bário, acetato de cálcio, acetato de magnésio ou acetato de bário, ou uma mistura dos mesmos. A adição de um sal de metal aperfeiçoa a retenção do complexo e adicionalmente aperfeiçoa a printabilidade (habilidade de impressão) do produto formado.

[0024] Em uma concretização da presente invenção, a carga é proporcionada na forma de uma carga espumada compreendendo fibras de celulose e um agente tensoativo. Uma tal carga espumada pode ser complementada, por exemplo, por provisão de uma espuma compreendendo água e um agente tensoativo e incorporação de fibras de celulose na espuma.

[0025] O agente tensoativo presente na carga pode ter sido ativamente adicionado para a carga ou um agente tensoativo surgindo a partir da polpa ou adicionado juntamente com produtos químicos na preparação de polpa.

[0026] A rede contínua formada pelo método da presente invenção compreende fibras e/ou material de celulose, tais como fibras de celulose ou outras fibras e/ou fibrilas naturais ou sintéticas, tais como celulose micro fibrilada ou celulose de nano fibra. A rede preferivelmente compreende fibras ou material de celulose em uma quantidade de pelo menos 50% em peso, mais preferivelmente de pelo menos 70% em peso, com fundamento sobre o conteúdo seco total de referida rede.

[0027] Em uma concretização preferida da presente invenção, a rede formada pelo método é um papel ou um papelão pregueado. A espumação de um papel ou de um papelão pregueado em concordância com a presente invenção diminui problemas previamente provocados por um excesso de surfactante no processo, tais como espumação em locais indesejados, propriedades de barreira reduzidas, efeitos indesejados em plantas de tratamento de água etc.. O pregueamento de papelão formado pode ser utilizado como uma camada em uma estrutura de papelão de múltiplas camadas, por exemplo, como um pregueamento de topo, um pregueamento de meio termo e/ou um pregueamento de reverso. A presente invenção adicionalmente se refere a um papel ou a um papelão incluindo a rede produzida pelo método. O papel formado tem preferivelmente uma gramatura entre 70 gsm - 200 gsm, enquanto o papelão preferivelmente possui uma gramatura entre 200 gsm - 350 gsm.

[0028] Em uma outra concretização da presente invenção, a rede formada pelo método é uma película (um filme) de MFC. Nesta concretização da presente invenção, a carga compreende celulose microfibrilada para uma quantidade de pelo menos 50% em peso, ou pelo menos de 70% em peso, ou pelo menos de 85% em peso, calculada sobre o conteúdo de sólido total da carga.

[0029] Em concordância com um segundo aspecto, a presente invenção se refere para a utilização de MFC ou de NCC para absorver e para separar agentes tensoativos a partir de uma carga, tal como uma carga de fabricação de papel ou de papelão compreendendo fibras e/ou fibrilas.

[0030] Em uma outra concretização da presente invenção, a rede formada pelo método é um tecido não tecido. Nesta concretização da presente invenção, pelo menos uma parte das fibras são fibras naturais, fibras sintéticas, ou fibras especiais, tais como fibras de vidro.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0031] Celulose microfibrilada (MFC) deverá no contexto do presente pedido de patente significar uma fibra ou fibrila de partícula de celulose de nano escala com pelo menos uma dimensão de menos do que 100 nm. MFC compreende parcialmente ou totalmente celulose fibrilada ou fibras de lignocelulose. As fibrilas liberadas possuem um diâmetro de menos do que 100 nm, enquanto que o diâmetro de fibrila efetivo ou distribuição de diâmetro de partícula e/ou relação de aspecto (comprimento/largura) depende da fonte e dos métodos de fabricação. A fibrila a menor é chamada de fibrila elementar e possui um diâmetro de aproximadamente 2 nm - 4 nm (ver, por exemplo, Chinga-Carrasco, G., Cellulose fibres, nanofibrils and microfibrils,: The morphological sequence of MFC components from a plant physiology and fibre technology point of view, Nanoscale research letters 2011, 6:417), enquanto é comum que a forma agregada das fibrilas elementares, também definida como microfibrila (Fengel, D., Ultrastrutural behavior of cell wall polysaccharides, Tappi J., March 1970, Vol 53, No. 3), é o produto principal que é obtido quando de fabricação de MFC, por exemplo, por utilização de um processo de refino estendido ou processo de desintegração por queda de pressão. Dependendo da fonte e do processo de fabricação, o comprimento das fibrilas pode variar a partir de em torno de 1 micrômetro para mais do que 10 micrômetros. Um grau de MFC grosseiro poderia conter uma fração substancial de fibras fibriladas, isto é, fibrilas se projetando a partir da traqueide (fibra de celulose), e com uma determinada quantidade de fibrilas liberadas a partir da traqueide (fibra de celulose).

[0032] Existem diferentes acrônimos para MFC, tais como microfibrilas de celulose, celulose fibrilada, celulose nanofibrilada (NFC), agregados de fibrila, fibrilas de celulose de nano escala, nanofibras de celulose, nanofibrilas de celulose, microfibrilas de celulose, fibrilas de celulose, celulose microfibrilar, agregados de microfibrila e agregados de microfibrila de celulose. MFC também pode ser caracterizada por várias propriedades físicas ou químico-físicas, tais como grande área de superfície ou sua habilidade para formar um material assemelhado a gel em baixos sólidos (1% em peso - 5% em peso) quando dispersada em água. A fibra de celulose é preferivelmente fibrilada em uma extensão tal que a área de superfície específica final da MFC formada venha a ser a partir de cerca de 1 m2/g até cerca de 200 m2/g, ou mais preferivelmente 50 m2/g - 200 m2/g quando determinada para um material liofilizado com o método BET.

[0033] Vários métodos existem para fazer MFC, tais como refino de passe único ou múltiplo, pré-hidrolise seguida por refino ou alta desintegração de cisalhamento ou liberação de fibrilas. Uma ou diversas etapas de pré- tratamento são usualmente requeridas de maneira tal a fazer fabricação de MFC tanto eficiente em energia e quanto sustentável. As fibras de celulose da polpa a serem fornecidas podem, por conseqüência, serem pré-tratadas enzimaticamente ou quimicamente, por exemplo, para reduzir a quantidade de hemicelulose ou lignina. As fibras de celulose podem ser quimicamente modificadas antes da fibrilação, em que as moléculas de celulose contêm grupos funcionais outros (ou mais) do que aqueles encontrados na celulose original. Tais grupos incluem, entre outros, carboximetil (CMC), grupos aldeído e/ou carboxil (celulose obtida por oxidação mediada por N-oxil, por exemplo, “TEMPO”) ou amônio quaternário (celulose catiônica). Depois de ser modificada ou oxidada em um dos métodos anteriormente descritos, é mais fácil desintegrar as fibras para MFC ou tamanho nanofibrilar ou NFC.

[0034] A celulose nanofibrilar pode conter algumas hemiceluloses; a quantidade é dependente da fonte de planta. Desintegração mecânica das fibras pré-tratadas, por exemplo, hidrolisadas, pré-intumescidas, ou matéria prima de celulose oxidada é realizada com equipamento adequado, tal como refinador, moedor, homogeneizador, colloider (colloider), moedor de fricção, sonicador de ultrassom, fluidizador, tal como microfluidizador, macrofluidizador ou homogeneizador do tipo de fluidizador. Dependendo do método de fabricação de MFC, o produto poderia também conter finos, ou celulose nanocristalina ou, por exemplo, outros produtos químicos presentes em fibras de madeira ou em processo de fabricação de papel. O produto poderia também conter várias quantidades de partículas de fibra de tamanho mícron que foram eficientemente fibriladas.

[0035] MFC é produzida a partir de fibras de celulose de madeira, tanto a partir de fibras de madeira dura ou quanto a partir de fibras de madeira macia. MFC pode também ser feita a partir de fontes microbianas, fibras de agricultura, tais como polpa de palha de trigo, bambu, bagaço ou outras fontes de fibra de não madeira. MFC é preferivelmente feita a partir de polpa incluindo polpa a partir de fibra virgem, por exemplo, polpas mecânicas, polpas químicas e/ou polpas termomecânicas. MFC pode também ser feita a partir de papel quebrado ou de papel reciclado.

[0036] A definição anteriormente descrita de MFC inclui, mas não é limitada para, o novo proposto padrão TAPPI W13021 sobre nano fibrila de celulose (CMF) definindo um material de nanofibra de celulose contendo fibrilas elementares múltiplas tanto com região cristalina e quanto com região amorfa, possuindo uma alta relação de aspecto com largura de 5 nm - 30 nm e relação de aspecto usualmente maior do que 50.

[0037] Celulose nanocristalina (NCC) é produzida por hidrolise ácida de celulose a partir de muitas fontes e é também referida como nanocristais de celulose, cristalitos de celulose, bigodes (whiskers) de celulose e micro cristais de celulose assemelhados à haste que podem ser derivados a partir de madeira, algodão, cânhamo, linho, palha de trigo, casca de amora, rami (ramie), tunicina e celulose a partir de algas e de bactérias. NCC produzida a partir de celuloses de planta possuem tipicamente um diâmetro de 5 nm - 70 nm e um comprimento de 100 nm - 250 nm, enquanto NCC a partir de tunicados (tunicates), algas e bactérias possuem um diâmetro de 5 nm - 70 nm e um comprimento de 100 nm - vários μm.

[0038] A área de superfície específica é mensurada em concordância com o método BET utilizando um analisador de área de superfície Micromeritics Tri Star. Em concordância com este método, MFC é congelada em sólidos a 4% em peso com, por exemplo, nitrogênio líquido, e então, liofilizada por utilização de um instrumento de liofilização (por exemplo, CHRIST ALPHA 2 - 4). O gás de nitrogênio é adsorvido para as amostras secas na temperatura do nitrogênio líquido (T = -196 0C).

[0039] Em concordância com a presente invenção, MFC ou NCC é adicionada como um adsorvente surfactante para a água branca em um processo de formação de rede, processo que utiliza tecnologia de deposição úmida, preferivelmente em uma máquina de papel ou de papelão. Uma outra opção é a de adicionar MFC para quebra, quebra que compreende agentes tensoativos. A rede formada pode, por exemplo, ser uma rede para fabricação de papel ou de papelão, um lenço umedecido, papel de seda (lenço de papel), um absorvente ou uma película (um filme) de MFC.

[0040] Concretizações da presente invenção irão ser agora descritas, por intermédio de exemplos, com referência para o Desenho esquemático acompanhante.

[0041] Figura 1 mostra esquematicamente a seção de formação de uma máquina de papel ou de papelão.

[0042] Com referência para Figura 1, e em concordância com uma concretização da presente invenção, uma carga compreendendo fibras de celulose e um agente tensoativo é aplicado sobre um fio de formação (2) a partir de uma caixa de entrada (1).

[0043] Na concretização de fabricação de papel ou de papelão, a carga pode compreender aditivos adicionais bem conhecidos no estado da técnica para fabricação de papel ou de papelão, por exemplo, enchimento, tais como argila, talco, sílica, e ou carbonato de cálcio, produtos químicos, tais como corantes, agentes de clareamento óptico, produtos químicos de resistência à umidade, produtos químicos de resistência, fixativos, biocidas, agentes de intumescimento, agentes de drenagem e de retenção, etc.. A carga é uma mistura de água, fibras, agentes tensoativos, e outros aditivos e usualmente possuem uma consistência, por exemplo, de 0,5% - 2% na caixa de entrada. A carga pode compreender polpa química ou mecânica a partir de fibras de madeira dura e/ou de madeira macia. Pode também conter polpa reciclada, polpa descolorada, quebra revestida ou não revestida ou mistura de várias polpas. A polpa poderia também conter fibras sintéticas.

[0044] Depois que a carga é aplicada em cima do fio formando uma folha (lâmina), água branca é drenada a partir da folha através do fio (2) e, pelo menos parcialmente, recirculada para a preparação de carga em um circuito (loop) de circulação (4). Em concordância com a presente invenção, MFC ou NCC é adicionada para a água branca (5), depois que tiver sido drenada a partir da folha, mas antes que venha a ser recirculada para a preparação de estoque. Neste estágio, a água branca, em adição para agentes de tratamento de superfície (tensoativos), pode compreender fibras, finos e produtos químicos, e usualmente possui uma consistência de menos do que 0,5%, por exemplo, entre 0,01% - 0,5% ou entre 0,01% - 0,3%. Em tais baixas consistências, a MFC ou a NCC adicionada pode eficientemente formar complexos com os agentes de tratamento de superfície (tensoativos) presentes na água branca.

[0045] Antes de ser recirculada para a preparação de carga, a água branca passa por uma ou diversas etapas de separação, por exemplo, etapas de peneiramento (triagem), de limpeza, e/ou de flotação, onde fibras e produtos químicos valiosa/os são coletada/os. Em pelo menos uma de tal etapa de separação, o complexo de agente tensoativo de MFC formado (ou o complexo de agente tensoativo de NCC formado) pode ser separado a partir da parte da água branca. Tal complexo é depois disso adicionado para a carga na preparação de estoque em uma quantidade controlada. Alternativamente, o complexo de agente tensoativo de MFC ou de NCC pode ser recirculado diretamente para a preparação de estoque juntamente com a água branca.

[0046] O método pode compreender etapas adicionais conhecidas no estado da técnica para fazer o papel ou papelão final, tais como secagem, pressionamento, intumescimento de superfície, revestimento e/ou calandragem.

[0047] Em uma concretização preferida da presente invenção, o método de formação da rede inclui formação de espuma, na qual a rede é formada a partir de uma suspensão de carga espumada. Isto pode ser realizado (concretizado) por transformação da carga em uma suspensão espumada na medida em que o mesmo é alimentado a partir da caixa de entrada para o fio de formação. Formação de espuma determina geração para um maior volume, que é de utilização particular na fabricação de papel de seda ou de papelão. Nesta concretização da presente invenção, uma carga compreendendo fibras de celulose e um agente tensoativo é espumado antes que venha a ser aplicado em cima do fio. A espumação da carga pode ser realizada por exposição da carga aquosa para uma vigorosa ação de cisalhamento, por intermédio do que ar é disperso na carga na forma de muitas pequenas bolhas. Depois que a suspensão de carga espumada tiver sido aplicada em cima do fio para formar uma rede fibrosa, água branca (licor branco) é drenada a partir da rede, para a qual MFC ou NCC é adicionada antes que venha a ser recirculada para a preparação de estoque. Como previamente descrito, os complexos em conseqüência disso formados de agente tensoativo de MFC ou de NCC podem ser separados e reciclados para a carga na preparação de estoque em uma quantidade controlada.

[0048] O método da presente invenção pode também ser utilizado para fabricar uma película (um filme) de MFC. Nesta concretização da presente invenção, uma suspensão de MFC é aplicada em cima de um fio, preferivelmente em uma consistência de 0,1% em peso - 1% em peso. A suspensão compreende fibras de MFC, usualmente acima de 70% em peso ou acima de 80% em peso, com fundamento sobre o peso de sólidos da suspensão, e um agente tensoativo. Subseqüente para a rede sendo colocada em cima do fio, esta é desidratada para formar uma película. A água branca drenada é recirculada para a preparação da suspensão de MFC. Uma segunda, adicional MFC é adicionada para a água branca drenada antes que venha a ser recirculada para a preparação da suspensão de MFC. Referida segunda MFC preferivelmente possui uma maior área de superfície do que referida primeira MFC. A película formada pelo método da presente invenção preferivelmente possui uma taxa de transmissão de oxigênio [oxygen transmission rate (OTR)] de menos do que 500 ml/m2/dia, ou de menos do que 100 ml/m2/dia, ou de menos do que 50 ml/m2/dia, ou de menos do que 10 ml/m2/dia, ou de menos do que 1 ml/m2/dia. A película possui um peso base de menos do que 50 g/m2, ou preferivelmente de menos do que 35 g/m2, de menos do que 25 g/m2, ou de menos do que 20 g/m2.

Claims (10)

1. Método para formar uma rede contínua de um papel, uma camada de papelão, uma película de MFC ou um tecido não-tecido compreendendo fibras e/ou fibrilas, o método caracterizado por compreender as etapas de: - fornecer uma carga compreendendo fibras e/ou fibrilas e um agente tensoativo (surfactante); - aplicar a referida carga em cima de um fio para formar uma rede; - drenar água branca a da referida rede; - adicionar celulose microfibrilada (MFC) e/ou celulose nanocristalina (NCC) para referida água branca, de modo que o referido agente tensoativo é ligado (aglutinado) a ou fisicamente interage com a referida MFC ou NCC formando um complexo; - reciclar o referido complexo para a carga e/ou para a rede em que o referido complexo, compreendendo a MFC ou a NCC e o agente tensoativo, é separado de pelo menos uma parte da água branca antes de ser reciclado para a carga.

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a MFC ou a NCC possui uma área superficial específica de pelo menos 5 m2/g, preferivelmente de pelo menos 10 m2/g, mais preferivelmente de pelo menos 15 m2/g, tal como entre 15 m2/g - 200 m2/g, determinada por um material liofilizado por absorção de gás nitrogênio em concordância com o método BET.

3. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que um coagulante é adicionado à água branca em adição à MFC, ou à NCC.

4. Método, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o coagulante é selecionado a partir do grupo consistindo em alúmem, policloreto de alumínio (PAC), policloreto de dialildimetilamônio (poli- DADMAC), poliaminas e sulfato férrico.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o agente tensoativo é um agente tensoativo catiônico ou um agente tensoativo anfotérico e a MFC ou a NCC é não modificada.

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o agente tensoativo é um agente tensoativo aniônico e a MFC ou a NCC é catiônica.

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o agente tensoativo é um agente tensoativo não iônico e a MFC, a NFC ou a NCC é hidrofóbica ou nativa.

8. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o complexo é reciclado para a rede pela adição do complexo a uma composição de revestimento ou de intumescimento de superfície aplicada em cima da rede e em que a referida composição de revestimento ou de intumescimento de superfície adicionalmente compreende um sal de metal.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a carga compreendendo o agente tensoativo é uma carga espumada.

10. Uso de fibras de celulose microfibrilada (MFC) ou celulose nanocristalina (NCC) caracterizado por ser para absorver e para separar agentes tensoativos de uma carga compreendendo fibras e/ou fibrilas.

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