BR112019020299B1 - Composição de dimensionamento de superfície, método para produzir uma composição de dimensionamento de superfície, processo, método para produzir um produto de papel, uso de uma composição de dimensionamento de superfície, superfície de produto celulósico, e produto celulósico - Google Patents

Abstract

A presente invenção se refere a uma composição de dimensionamento de superfície que compreende um sal de metal, em que o metal tem pelo menos 3 elétrons de valência e uma dispersão polimérica aquosa, em que a dispersão polimérica aquosa é uma dispersão polimérica aquosa (A) obtenível copolimerizando-se por emulsão de radicais livres uma primeira mescla de monômeros etilenicamente insaturados que compreende (a) 0 a 75% em peso de pelo menos um estireno substituído opcionalmente, (b) 15 a 100% em peso de pelo menos um (met)acrilato de C1-C4-alquila e (c) 0 a 10% em peso de outros monômeros copolimerizáveis etilenicamente insaturados, em que a soma (a)+(b)+(c) é 100%, na presença de um sistema redox solúvel em água que compreende um primeiro iniciador de radical livre para a copolimerização por emulsão de radicais livres e uma composição pré-polimérica aquosa (B) obtenível por copolimerização por emulsão de radicais livres em um solvente de polimerização que compreende ácido C1-6-carboxílico e anidrido de ácido C1-6- carboxílico, uma segunda mescla de monômeros etilenicamente insaturados que compreende (i) 5 a 50% em peso de pelo menos uma amina quaternária insaturada etilenicamente selecionada a partir de sal quaternário de N,N,N-tri(C1-4-alquil)amino C1-4-alquil(met)(...).

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção se refere a produtos químicos de dimensionamento, métodos de produção e usos dentro de fabricação de papel.

Antecedentes

[002] Os agentes de dimensionamento são amplamente usados na indústria de papel. O dimensionamento é usado para mudar as características dos materiais de papel obtidos. Com a adição do agente de dimensionamento, as características de absorção e de desgaste podem mudar. O produto de papel obtido pode obter uma mudança na hidrofobação.

[003] Os agentes de dimensionamento podem ser adicionados durante a produção do material de modo que possam ser ou incorporados na estrutura de papel como agentes de dimensionamento interno ou aplicados à superfície do produto de papel que é produzido como um agente de dimensionamento de superfície. Os produtos químicos de dimensionamento são, de preferência, adicionados na parte úmida do processo de produção de papel, por exemplo, juntos das fibras. Os produtos químicos de dimensionamento internos estão presentes por todo o material de papel e, então, pode ser necessário que sejam adicionais mais em comparação ao uso de agentes de dimensionamento de superfície. Os agentes de dimensionamento de superfície são fornecidos para aprimorar a resistência, capacidade de impressão e resistência à água da superfície do material ao qual os mesmos são aplicados.

[004] Os compostos que podem ser usados como agentes de dimensionamento nem sempre são compatíveis com outros aditivos ou agentes de dimensionamento. Desse modo, pontos de dosagem separados de tais componentes incompatíveis podem ser exigidos. O uso de pontos de dosagem separados pode não ser viáveis para todos os produtores de papel devido a limitações no espaço disponível no equipamento do processo e ao redor do mesmo.

[005] Há uma necessidade de novas maneira para fornecer com eficiência agentes de dimensionamento ao processo de produção de papel e novas composições de agente de dimensionamento.

Sumário da Invenção

[006] A presente invenção fornece uma composição de dimensionamento de superfície que é estável em armazenamento. Composições de dimensionamento de superfície convencionais não podem fornecer uma fórmula de um componente que inclui um sal de metal. Sistemas convencionais podem fixados no tipo de equipamento usado e pode não haver espaço suficiente para modificações e inclusão de aparelhos adicionais. As fábricas de papel que têm espaço limitado podem não ter capacidade para utilizar uma nova tecnologia que exija modificações no equipamento. Desse modo, a presente invenção fornece um aprimoramento interessante para fábricas de papel uma vez que não é necessário equipamento adicional pois a composição polimérica e o sal de metal são compatíveis e podem ser fornecidos como uma mistura de um componente, visto que não é necessário que os componentes sejam mantidos separados em aparelhos separados e pontos de adição. Os aprimoramentos no uso de equipamento envolvem menos custo para equipamento e é necessário menos espaço na máquina de papel, uma vez que aparelhos adicionais não são necessários.

Descrição Resumida dos Desenhos

[007] A Figura 1 mostra resultados de dimensionamento da dispersão polimérica de amina quaternária, e o formulado da dispersão polimérica de amina quaternária com cloreto de polialumínio (PAC). A dose de PAC não está incluída na no cálculo de dose do tamanho polimérico.

[008] A Figura 2 mostra resultados de dimensionamento da dispersão polimérica de amina quaternária, e o formulado da dispersão polimérica de amina quaternária com dispersão de sulfato de alumínio e dímero de alquil ceteno (AKD). O AKD está incluído no cálculo da dose do tamanho polimérico.

[009] Quanto mais baixo o valor de Cobb, melhor será o desempenho do dimensionamento.

Descrição Detalhada

[010] A presente invenção se refere a uma composição de dimensionamento de superfície que compreende um sal de metal, em que o metal tem pelo menos 3 elétrons de valência e uma dispersão polimérica aquosa.

[011] A presente invenção se refere adicionalmente um método para produzir a dita composição de dimensionamento de superfície que compreende as etapas de:

[012] - fornecer um sal de metal, sendo que o metal tem pelo menos 3 elétrons de valência,

[013] - fornecer uma dispersão polimérica aquosa,

[014] - misturar o dito sal de metal e dispersão polimérica a fim de fornecer uma composição de dimensionamento de superfície a ser usada na fabricação de papel.

[015] A dispersão polimérica aquosa é uma dispersão polimérica aquosa (A) obtenível copolimerizando-se por emulsão de radicais livres uma primeira mescla de monômeros etilenicamente insaturados que compreende (a) 0 a 75% em peso de pelo menos um estireno substituído opcionalmente, (b) 15 a 100% em peso de pelo menos um (met)acrilato de C1-C4-alquila, e (c) 0 a 10% em peso de outros monômeros copolimerizáveis etilenicamente insaturados,

[016] em que a soma (a)+(b)+(c) é 100%,

[017] Na presença de um primeiro iniciador de radical livre, e

[018] uma composição pré-polimérica aquosa (B) obtenível por copolimerização por emulsão de radicais livres, em um solvente de polimerização que compreende ácido C1-C6- carboxílico e anidrido C1-6-carboxílico, de uma segunda mescla de monômeros etilenicamente insaturados que compreende (1) 5 a 50% em peso de pelo menos uma amina quaternária insaturada etilenicamente selecionada a partir de sal quaternário de N,N,N-tri(C1-C4- alquil)amino C1-C4- alquil(met)acrilato com um ácido mineral ou um ácido orgânico e/ou sal quaternário de N,N,N-tri(C1 -C4-alquil)amino C1-C4- alquil(met)acrilamida com um ácido mineral ou um ácido orgânico,

[019] (ii) 0 a 40% em peso de pelo menos uma amina terciária etilenicamente insaturada selecionada a partir de N,N-di(C1-C4-alquil)amino C1-C4-alquil(met)acrilato e/ou N,N-di(C1-C4-alquil)amino C1-C4-alquil(met)acrilamida,

[020] (iii) 10 a 95% em peso de pelo menos um estireno substituído opcionalmente,

[021] (iv) 0 a 50% em peso de pelo menos um (met)acrilato de C1-C4-alquila, e

[022] (v) 0 a 10% em peso de outros monômeros copolimerizáveis etilenicamente insaturados,

[023] em que a soma (i)+(ii)+(iii)+(iv)+(v) é 100%,

[024] na presença de um segundo iniciador de radical livre, e por adição de água à composição polimérica obtida para obter a composição pré-polimérica aquosa.

[025] A presente dispersão polimérica aquosa (A) pode ser obtida polimerização por emulsão de uma primeira mescla de monômeros etilenicamente insaturados na presença de uma composição pré-polimérica aquosa (B). Esse estágio é denominado no presente documento de segundo estágio de polimerização.

[026] A composição pré-polimérica aquosa (B) pode ser preparada a partir de uma segunda mescla de monômeros etilenicamente insaturados que compreende, em particular, (i) pelo menos uma amina quaternária insaturada etilenicamente selecionada a partir de sal quaternário de N,N,N-tri(C1-C4-alquil)amino C1-C4-alquil(met)acrilato com um ácido mineral ou um ácido orgânico e/ou sal quaternário de N,N,N-tri(C1-4-alquil)amino C1-C4-alquil(met)acrilamida com um ácido mineral ou um ácido orgânico, na presença de um (segundo) iniciador de polimerização em um solvente de polimerização que compreende ácido C1-C6-carboxílico e anidrido de ácido C1-C6-carboxílico. Esse estágio é denominado no presente documento como primeiro estágio de polimerização.

[027] Consequentemente, também é fornecido no presente documento um processo para a preparação de uma dispersão polimérica aquosa, conforme definido no presente documento, e após isso, que compreende polimerizar por emulsão de radicais livres, em um solvente de polimerização que compreende ácido C1- C6-carboxílico e anidrido de ácido C1-C6-carboxílico, na presença de um segundo iniciador de radical livre, uma segunda mescla de monômeros etilenicamente insaturados que compreende (1) 5 a 50% em peso de pelo menos uma amina quaternária insaturada etilenicamente selecionada a partir de sal quaternário de N,N,N-tri(C1-C4- alquil)amino C1-C4- alquil(met)acrilato com um ácido mineral ou um ácido orgânico e/ou sal quaternário de N,N,N-tri(C1 -C4-alquil)amino C1-C4- alquil(met)acrilamida com um ácido mineral ou um ácido orgânico,

[028] (ii) 0 a 40% em peso de pelo menos uma amina terciária etilenicamente insaturada selecionada a partir de N,N-di(C1-C4-alquil)amino C1-C4-alquil(met)acrilato e/ou N,N-di(C1-C4-alquil)amino C1-C4-alquil(met)acrilamida,

[029] (iii) 10 a 95% em peso de pelo menos um estireno substituído opcionalmente,

[030] (iv) 0 a 50% em peso de pelo menos um (met)acrilato de C1-C4-alquila, e

[031] (v) 0 a 10% em peso de outros monômeros copolimerizáveis etilenicamente insaturados,

[032] em que a soma (i)+(ii)+(iii)+(iv)+(v) é 100%,

[033] adição de água à composição polimérica obtida para obter uma composição pré-polimérica aquosa (B) e

[034] copolimerização na presença da dita composição pré-polimérica aquosa (B) e um sistema redox solúvel em água que compreende um primeiro iniciador de radical livre para a copolimerização por emulsão de radicais livres de uma primeira mescla de monômeros etilenicamente insaturados que compreende (a) 0 a 75% em peso de pelo menos um estireno substituído opcionalmente, (b) 15 a 100% em peso de pelo menos um (met)acrilato de C1-C4-alquila, e (c) 0 a 10% em peso de outros monômeros copolimerizáveis etilenicamente insaturados,

[035] em que a soma (a)+(b)+(c) é 100%

[036] a fim de obter uma dispersão polimérica aquosa (A).

[037] A quantidade de monômero (ou monômeros) do grupo (i) é até 50% do peso total da segunda mescla de monômeros etilenicamente insaturados. Tipicamente, a quantidade de monômero (ou monômeros) do grupo (i) é 10 a 40%, de preferência, 15 a 30% do peso total da segunda mescla de monômeros etilenicamente insaturados.

[038] A segunda mescla de monômeros etilenicamente insaturados também pode compreender até 40% em peso de monômero (ou monômeros) do grupo (ii) do peso total da segunda mescla de monômeros etilenicamente insaturados, por exemplo, pelo menos uma amina terciária etilenicamente insaturada selecionada a partir de N,N-di(C1-4-alquil)amino C1-4-alquil(met)acrilato e/ou N,N-di(C1-4-alquil)amino C1-4- alquil(met)acrilamida. No entanto, a presença de monômeros de amina terciária insaturada não é necessária para obter as propriedades de dimensionamento e/ou tamanho de partícula desejadas. Desse modo, a presença de (ii) não é necessária na composição pré-polimérica, porém é tolerada. De preferência, a quantidade do monômero (ou monômeros) do grupo (ii) é 0 a 15% em peso, com máxima preferência, 0%. Quando (ii) está presente na composição pré-polimérica, a quantidade de (ii) não deve exceder aquela de (i). Desse modo, a razão entre (i) e (ii) é, de preferência, 1:<1.

[039] A segunda mescla de monômeros etilenicamente insaturados compreende adicionalmente 10 a 95% em peso de monômero (ou monômeros) de grupo (iii) do peso total da segunda mescla de monômeros etilenicamente insaturados. De preferência, a quantidade de monômero (ou monômeros) do grupo (iii) é 60 a 80% do peso total da segunda mescla de monômeros etilenicamente insaturados.

[040] A segunda mescla de monômeros etilenicamente insaturados também pode compreender até 50% em peso de monômero (ou monômeros) do grupo (iv) do peso total da segunda mescla de monômeros etilenicamente insaturados. No entanto, a presença de monômeros do grupo (iv) não é necessária. Desse modo, de preferência, a quantidade de monômero (ou monômeros) do grupo (iv) é 0%.

[041] A segunda mescla de monômeros etilenicamente insaturados também pode compreender até 10% em peso de monômero (ou monômeros) do grupo (v) do peso total da segunda mescla de monômeros etilenicamente insaturados. No entanto, a presença de monômeros do grupo (v) não é necessária. Desse modo, de preferência, a quantidade de monômero (ou monômeros) do grupo (v) é 0%.

[042] No primeiro estágio de polimerização, os monômeros (i) a (v) são polimerizados por um método de polimerização de solução em um solvente de polimerização que também pode compreender água. Essa água está compreendida tipicamente nos materiais de iniciação de monômero. Os exemplos de ácidos C1-C6 carboxílicos incluem ácido fórmico, ácido acético, ácido propiônico e ácido butírico. O ácido C1- C6-carboxílico preferencial é ácido acético. Ácidos C1-C6- monocarboxílicos e ácidos C1-C6-dicarboxílicos saturados podem ser usados, de preferência, ácidos C1-C6- monocarboxílicos saturados são usados. Os ácidos C1-C6 carboxílicos saturados podem portar opcionalmente substituintes adicionais, tais como grupos hidroxila. A polimerização de solução é realizada, de preferência, em ácido fórmico, ácido acético, ácido propiônico, ácido butírico, ácido isobutírico, ácido valérico, ácido isovalérico, ácido caproico, ácido hidroxipropiônico ou ácido hidroxibutírico. As misturas de diferentes ácidos C1-C6 carboxílicos saturados também podem ser usadas. A polimerização de solução é realizada, de preferência, em ácido fórmico, ácido acético, ácido propiônico ou ácido hidroxipropiônico, particularmente, de preferência em ácido acético. Os exemplos de anidridos C1-C6-carboxílicos incluem anidrido fórmico, anidrido acético, anidrido propiônico e anidrido butírico. Os anidridos também podem portar anidridos, tais como grupos hidroxila. O anidrido C1-C6- carboxílico preferencial é anidrido acético.

[043] No primeiro estágio de polimerização, os monômeros são usados em relação ao solvente de polimerização em uma quantidade de modo que composições pré-poliméricas iniciais que têm um teor polimérico de 10 a 40% em peso, de preferência, de 13 a 20% em peso, sejam obtidas. Isso não inclui a quantidade de água adicionada após o estágio de polimerização. Em seguida, a composição pré-polimérica aquosa (B), à qual água foi adicionada, é usada no segundo estágio da polimerização. No segundo estágio da polimerização, de 0,1 a 10, de preferência, de 0,8 a 3, partes em peso, com base em 1 parte em peso do pré-polímero, de uma primeira mescla de monômeros etilenicamente insaturados são usadas.

[044] De preferência, o primeiro estágio de polimerização para a preparação da composição pré-polimérica aquosa (B) são realizados na presença de pelo menos um regulador de polimerização. Os reguladores de polimerização adequados incluem, por exemplo, mercaptanos, tal como etil mercaptano, n-butil mercaptano, terc-butil mercaptano, n- doecil mercaptano e tetradoecil mercaptano. Quando os reguladores de polimerização são usados, as quantidades do regulador de polimerização é, de preferência, de 0,1 a 10% em peso, de preferência, para 0,3 a 5% em peso. Os polímeros preparados no primeiro estágio têm uma massa molar relativamente baixa, por exemplo, Mw de 1,000 a 100,000, de preferência, de 5,000 a 50,000 (conforme determinado por cromatografia por exclusão de tamanho). A determinação da distribuição de peso molecular e do peso molecular ponderal médio pode ser realizada por métodos conhecidos por uma pessoa versada na técnica, tais como, por exemplo, cromatografia por permeação em gel, dispersão de luz ou ultracentrifugação.

[045] Os monômeros do grupo (i) incluem sais quaternários de N,N,N-tri(C1-4-alquil)amino C1-4- alquilacrilatos, N,N,N-tri(C1-4-alquil)amino C1-4- alquilmetacrilatos, N,N,N-tri(C1-4-alquil)amino C1-4- alquilacrilamidas, N,N,N-tri(C1-4-alquil)amino C1-4- alquilmetacrilamidas e misturas dos mesmos. Os grupos catiônicos também podem se originar de monômeros selecionados a partir de benzilcloreto de acrilato de 2- (dimetilamino)etila, dimetilsulfato de acrilato de 2- (dimetilamino)etila, metacrilato de 2-dimetilaminoetila de dimetilsulfato e cloreto de dialildimetilamônio. De preferência, os monômeros do grupo (i) incluem sais quaternários de N,N,N-tri(C1-4-alquil)amino C1-4- alquilacrilatos, N,N,N- tri(C1-4-alquil)amino C1-4- alquilmetacrilatos e mistura dos mesmos. Os exemplos preferenciais do (i) incluem sais quaternários de N,N,N- trimetilamino C1-4- alquilacrilatos e N,N,N-trimetilamino C1- 4-alquilmetacrilatos com ácido mineral, tais como sais quaternários de N,N,N-trimetilamino etil(met)acrilatos com HCl. Os monômeros particularmente preferenciais do grupo (i) são cloreto de [2- (metacriloiloxi)etil]trimetilamônio e cloreto de [2-(acriloiloxi)etil]-trimetilamônio.

[046] Os monômeros do grupo (ii) incluem, por exemplo, N,N-di(C1-C4-alquil)amino C1-C4-alquilacrilatos, N,N-di(C1-C4-alquil)amino C1-C4- alquilmetacrilatos, N,N- di(C1-C4-alquil)amino C1-C4-alquilacrilamidas, N,N-di(C1-C4- alquil)amino C1-C4-alquilmetacrilamidas de aminas terciárias e misturas dos mesmos, de preferência, N,N-di(C1-C4- alquil)amino C1-C4-alquilacrilatos, N,N-di(C1-C4-alquil)amino C1-C4-alquilmetacrilatos de aminas terciárias e mistura dos mesmos. Os exemplos preferenciais do grupo (ii) incluem N,N- dimetilamino C1-4-alquilacrilatos e N,N-dimetilamino C1-4- alquilmetacrilatos de aminas terciárias, tais como N,N- dimetilamino etil(met)acrilatos. Os monômeros particularmente preferenciais do grupo (ii) são metacrilato de dimetilaminoetila, acrilato de dimetilaminoetila e metacrilato de dimetilaminopropila.

[047] A copolimerização no primeiro estágio de polimerização é efetuada na presença de um segundo iniciador de radical livre. Os segundos iniciadores de radical livre adequados são, por exemplo, azoiniciadores, tais como as 2,2’-azobis(2-metilpropionitrila), 2,2'-azobis(2- metilbutironitrila) ou dimetil 2,2’-azobis(propionato de 2- metila) ou peróxidos, tais como peróxido de hidrogênio, peroxodissulfato de sódio, peroxodissulfato de potássio, peroxodissulfato de amônio, peróxido de dibenzoíla, peróxido dilauroíla, peróxido de di-terc-butila, hidroperóxido de terc-butila, peroxi-2-etil-hexanoato de 1,1,3,3- tetrametilbutila, hidroperóxido de cumila ou peroxidicarbonato de bis-ciclo-hexila. De preferência, o segundo iniciador de radical livre é 2,2’-azobis(2- metilpropionitrila) ou 2,2'-azobis(2- metilbutironitrila).

[048] A copolimerização no primeiro estágio de polimerização pode ser efetuada adicionalmente na presença de um agente de transferência de cadeia. Os agentes de transferência de cadeia adequados são, por exemplo, compostos de enxofre, por exemplo, mercaptanos, di e polissulfetos, ésteres e sulfetos de tio- e ácidos ditiocarboxílcios e enol sulfetos. Compostos de halogênio, aldeídos, cetonas, ácido fórmico, éteres enólicos, enaminas, hidroxilamina, hidrocarbonetos halogenados, álcoois, etilbenzeno e xileno também podem ser usados. Os exemplos de reguladores com base em compostos orgânicos que contêm enxofre incluem mercaptoetanol, mercaptopropanol, mercaptobutanol, ácido trioglicólico, ácido tioacético, ácido tiopropiônico, 1- dodecantiol, tioetanolamina, dimeti-iditiocarbamato de sódio, cisteína, tioglicolato de etila, trimetilolpropano tritioglicolato, pentaeritritila tetra (mercaptopropionato), tetratioglicolato de pentaeritritila, trimetilolpropano tri(mercaptoacetato), metilenobistioglicolato de pentaeritritila, tioglicerol, monotioglicolato de glicerila, n-octadecil mercaptano, n-doecil mercaptano, terc-doecil mercaptano, butil mercaptano, tiofenol, mercaptotrimetoxissilana e acetilcisteína. De preferência, o agente de transferência de cadeia é doecil mercaptano.

[049] o primeiro estágio de polimerização pode ser realizado tanto por um processo de alimentação quanto por um processo em lote a temperaturas de 110 a 150 °C, de preferência, de 115 a 130 °C. Caso a temperatura de polimerização deve estar acima do ponto de ebulição do solvente usado, a polimerização é realizada sob pressão superatmosférica, por exemplo, em uma autoclave equipada com um agitador.

[050] O primeiro estágio de polimerização é concluído pela adição de água para fornecer o pré-polímero produzido como uma composição pré-polimérica aquosa, ou em uma forma de dispersão ou solução. A concentração do pré- polímero preparado no primeiro estágio de polimerização na composição pré-polimérica aquosa (B), à qual água foi adicionada é, por exemplo, de 10 a 40% em peso, de preferência, de 13 a 20% em peso.

[051] Em seguida, a composição pré-polimérica aquosa obtida (B) é submetida aos segundo estágio de polimerização nos quais é copolimerizada com uma primeira mescla de monômeros etilenicamente insaturados na presença de (primeiros) iniciadores de radical livre que formam radicais livres sob as condições de polimerização a fim de obter a dispersão polimérica aquosa desejada (A).

[052] Os exemplos de monômeros adequados do grupo (a) e do grupo (iii) podem ser selecionados a partir de estireno e estirenos substituídos, tais como a-metilestireno, viniltolueno, etilviniltolueno, clorometilestireno e misturas dos mesmos.

[053] Os exemplos de monômeros adequados do grupo (b) e o grupo (iv) podem ser selecionados a partir de acrilatos de C1-C4-alquila, metacrilatos de C1-C4-alquila ou misturas dos mesmos, tais como acrilato de n-butila, acrilato de iso-butila, acrilato de terc-butila e acrilato de 2-butila e os metacrilatos de butila correspondentes: metacrilato de n-butila, metacrilato de iso-butila, metacrilato de terc- butila e metacrilato de 2-butila, e ainda acrilato de metila, metacrilato de metila, acrilato de etila, metacrilato de etila, acrilato de propila ou metacrilato de propila. Os monômeros também podem ser usados em qualquer combinação. Os monômeros do grupo (b) e do grupo (iv), respectivamente, podem ser, cada um, uma mistura de pelo menos dois acrilatos de butila isoméricos. O componente de monômero (b) pode ser acrilato de terc-butila e/ou metacrilato de terc-butila. O componente de monômero do grupo (iv) pode ser acrilato de terc-butila e/ou metacrilato de terc-butila.

[054] Os monômeros adequados do grupo (c) e do grupo (v) podem ser selecionados a partir de monômeros insaturados etilenicamente adicionais, tais com acrilato de etil-hexila, acrilato de estearila, metacrilato de estearila, e ainda ésteres de ácido acrílico e metacrílico com álcoois que têm mais de quatro átomos de C, e ainda acrilonitrila, metacrilonitrila, acrilamida, acetato de vinila ou comonômeros aniônicos, tias como ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido estirenossulfônico.

[055] Os monômeros particularmente preferenciais do grupo (d) podem ser selecionados a partir de ácido acrílico e/ou ácido estirenossulfônico

[056] Os monômeros da primeira mescla de polímeros são escolhidos no segundo estágio de polimerização de modo que a temperatura de transição vítrea do copolímero resultante seja de -15 a +80 °C. De preferência, a temperatura de transição vítrea do copolímero no segundo estágio de polimerização é de 25 a 75 °C.

[057] A primeira mescla de monômeros etilenicamente insaturados pode compreender até 75 % em peso de monômero (ou monômeros) do grupo (a) do peso total da primeira mescla de monômeros etilenicamente insaturados. No entanto, a presença de monômeros do grupo (a) não é necessária. Desse modo, a quantidade de monômero (ou monômeros) do grupo (a) pode ser 0%. De preferência, a quantidade de monômero (ou monômeros) do grupo (a) é 0 a 50% em peso, com mais preferência, 5 a 45% em peso, do peso total da primeira mescla de monômeros etilenicamente insaturados.

[058] A primeira mescla de monômeros etilenicamente insaturados pode compreender até 100 % em peso de monômero (ou monômeros) do grupo (b) do peso total da primeira mescla de monômeros etilenicamente insaturados.

[059] O monômero prevalecente (ou monômeros prevalecentes) da primeira mescla de monômeros etilenicamente insaturados pode ser ou o monômero (ou monômeros) do grupo (a) ou monômero (ou monômeros) do grupo (b). De preferência, a quantidade do monômero (ou monômeros) do grupo (b) está acima de 50%, com mais preferência, de 50 a 100% em peso, com ainda mais preferência, 55 a 95% em peso, do peso total da primeira mescla de monômeros etilenicamente insaturados.

[060] A primeira mescla de monômeros etilenicamente insaturados também pode compreender até 10 % em peso de monômero (ou monômeros) do grupo (c) do peso total da primeira mescla de monômeros etilenicamente insaturados. No entanto, a presença de monômero (ou monômeros) do grupo (c) não é necessária. Desse modo, de preferência, a quantidade de monômero (ou monômeros) do grupo (c) é 0%.

[061] O segundo estágio de polimerização é realizado como uma regra por um procedimento em que os monômeros da primeira mescla de monômero, ou individualmente ou como uma mistura, e os iniciadores de radical livre adequados para iniciar a polimerização são adicionados à composição pré-polimérica aquosa (B).

[062] O primeiro estágio de polimerização pode ser realizado ou por um processo de alimentação ou por um processo em lote a temperaturas de 40 a 105 °C, de preferência, de 50 a 100 °C. Caso a temperatura de polimerização deve estar acima do ponto de ebulição do solvente usado, a polimerização é realizada sob pressão superatmosférica, por exemplo, em uma autoclave equipada com um agitador.

[063] Ambos os estágios de polimerização são realizados normalmente na ausência de oxigênio, de preferência, em uma atmosfera de gás inerte, por exemplo, sob nitrogênio. Durante a polimerização, uma mistura minuciosa com o auxílio de um agitador adequado deve ser garantida.

[064] No segundo estágio de polimerização, um sistema redox solúvel em água é utilizado para iniciar a polimerização. O oxidante do sistema redox pode ser, por exemplo, peróxido de hidrogênio, peroxodissulfato de sódio, peroxodissulfato de potássio, amônio peroxodissulfato. O redutor pode ser, por exemplo, agente de redução, tal como sulfeto de sódio, pirossulfeto de sódio, bissulfeto de sódio, ditionita de sódio, hidroximetanossulfinato de sódio ou ácido ascórbico ou sal de metal, tal como cério, sal de manganês ou de ferro(II). De preferência, o peróxido de hidrogênio é utilizado como o primeiro iniciador de radical livre. Os sistemas iniciadores solúveis em água incluem sistemas redox que compreendem como um sistema redox peróxido de hidrogênio e íons de metal, tais como cério, sais de manganês ou de ferro(II). Um sistema redox que compreende peróxido de hidrogênio e um sal de ferro(II), tal como sulfato de ferro(II), fornece dispersões de partículas finas.

[065] No segundo estágio de polimerização, a polimerização é realizada normalmente de maneira que o sal de metal do sistema redox, tal como, por exemplo, o sal de ferro(II), seja adicionado à lote antes da polimerização, ao mesmo tempo que o peróxido de hidrogênio é adicionado simultaneamente com os monômeros, porém separadamente. O sal de ferro(II) é usado normalmente em concentrações de 5 a 200 mg/l de íon de Fe++, com base na dispersão total, sendo que concentrações maiores ou menores também são possíveis. O peróxido de hidrogênio (calculado como 100%) é adicionado em concentrações de 0,2 a 2,0% em peso, com base no monômero.

[066] A polimerização com o sistema redox que compreende peróxido de hidrogênio e íons de metal fornece dispersões de partículas finas que têm um bom efeito de dimensionamento.

[067] A conclusão da polimerização pode ser garantida, por exemplo, por adição de um iniciador de radical livre solúvel em óleo moderadamente solúvel em água. Os iniciadores de radical livre solúveis em óleo moderadamente solúveis em água são adicionados, de preferência, continuamente durante a adição do segundo lote de monômero para ativação subsequente após a polimerização com o sistema redox solúvel em água, e a polimerização é concluída com o mesmo.

[068] Os iniciadores de radical livre solúvel em óleo moderadamente solúvel em água são, por exemplo, peróxidos orgânicos rotineiros, tais como peróxido de dibenzoíla, peróxido de di- terc-butila, hidroperóxido de terc-butila, hidroperóxido de cumila ou peroxidicarbonato de bis- ciclo-hexila. No presente contexto, moderadamente solúvel em água significa que menos de 1% do peróxido orgânico é completamente solúvel em água à temperatura ambiente.

[069] Nesse case, a polimerização é realizada primeiramente, por exemplo, com peróxido de hidrogênio e sulfato de ferro(II), com base no monômero usado, e, por exemplo, um peróxido orgânico moderadamente solúvel em água solúvel em óleo é, então, adicionado para ativação subsequente, sendo possível obter uma conversão >99,8% e um teor de monômero residual <100 ppm e para dispensar com remoção monômero.

[070] A copolimerização no segundo estágio de polimerização pode ser efetuada adicionalmente na presença de um agente de transferência de cadeia. Os agentes de transferência de cadeia adequados são, por exemplo, compostos de enxofre, por exemplo, mercaptanos, di e polissulfetos, ésteres e sulfetos de tio- e ácidos ditiocarboxílcios e enol sulfetos. Compostos de halogênio, aldeídos, cetonas, ácido fórmico, éteres enólicos, enaminas, hidroxilamina, hidrocarbonetos halogenados, álcoois, etilbenzeno e xileno também podem ser usados. Os exemplos de reguladores com base em compostos orgânicos que contêm enxofre incluem mercaptoetanol, mercaptopropanol, mercaptobutanol, ácido trioglicólico, ácido tioacético, ácido tiopropiônico, 1- dodecantiol, tioetanolamina, dimeti-iditiocarbamato de sódio, cisteína, tioglicolato de etila, trimetilolpropano tritioglicolato, pentaeritritila tetra (mercaptopropionato), tetratioglicolato de pentaeritritila, trimetilolpropano tri(mercaptoacetato), metilenobistioglicolato de pentaeritritila, tioglicerol, monotioglicolato de glicerila, n-octadecil mercaptano, n-doecil mercaptano, terc-doecil mercaptano, butil mercaptano, tiofenol, mercaptotrimetoxissilana e acetilcisteína. De preferência, o agente de transferência de cadeia é doecil mercaptano.

[071] A concentração do polímero na dispersão polimérica aquosa obtida (A) está tipicamente entre 10 e 50% em peso, de preferência, entre 20 e 40% em peso.

[072] A dispersão polimérica aquosa obtida (A) tem um tamanho de partícula muito pequeno de D50 menor que 90 nm, de preferência, de 80 a 10 nm, com mais preferência, de 60 a 10 nm, com máxima preferência de 40 a 10 nm. D90 é menor que 150 nm, de preferência, de 130 a 10 nm, com mais preferência, de 110 a 10 nm e, com máxima preferência, de 90 a 10 nm. O tamanho de partícula pode ser determinado, por exemplo, por espectroscopia de correlação a laser ou por medição de turbidez.

[073] A presente composição de dimensionamento de superfície compreende um sal de metal, em que o metal do dito sal de metal pode ser selecionado a partir do grupo de metais que têm pelo menos 3 elétrons de valência, por exemplo, manganês, ferro e alumínio e qualquer combinação dos mesmos. O sal de metal pode ser, por exemplo, selecionado a partir do grupo de carbonatos, formiatos, acetatos, nitratos, sulfatos, brometos e cloretos, e qualquer combinação dos mesmos. Os exemplos de sais de metal são selecionados a partir do grupo sulfato de alumínio, alúmen, cloreto de alumínio, alumínio nitrato, sulfato de polialumínio (PAS), cloreto de polialumínio (PAC) e sulfato de cloreto de polialumínio (PACS), formiato de polialumínio, nitrato de polialumínio e qualquer combinação dos mesmos. Os sais de metal preferenciais são sulfato de polialumínio, sulfato de alumínio e/ou cloreto de polialumínio.

[074] A composição de dimensionamento de superfície pode compreender adicionalmente dímero de alquilceteno (AKD) ou breu.

[075] O sal de metal pode constituir 0,1 a 70% em peso de teor seco da composição de dimensionamento de superfície, de preferência 0,5 a 65% em peso de teor seco da composição de dimensionamento de superfície, com mais preferência, 1 a 55% em peso de teor seco da composição de dimensionamento de superfície e, com máxima preferência, 5 a 45% em peso de teor seco da composição de dimensionamento de superfície. O teor seco da composição de dimensionamento de superfície é, no presente documento, o teor seco do sal de metal e dispersão polimérica.

[076] A composição de dimensionamento de superfície que compreende o sal de metal e a dispersão polimérica aquosa pode ter uma viscosidade < 500 mPas, de preferência, na faixa de 0,5 a 500 mPas, de preferência, 1 a 100 mPas, com mais preferência, 1 a 50 mPas, com máxima preferência, 1,5 a 30 mPas após ser armazenada 1 semana a 40 °C, de preferência, 4 semanas a 40 °C, e com mais preferência, 12 semanas a 40 °C, medida a 25 °C, com o uso do viscosímetro Brookfield LVDV com fuso 18 e com o uso da velocidade de rotação mais alta viável do fuso.

[077] A composição de dimensionamento de superfície que compreende o sal de metal, uma dispersão polimérica aquosa e a AKD e/ou breu pode ter viscosidade < 500, de preferência, na faixa de 0,5 a 500 mPas, de preferência 1 a 100 mPas, com mais preferência, 1 a 50 mPas, com máxima preferência 1,5 a 30 mPas após ser armazenada 1 semente a 40 °C e, de preferência, 4 sememas a 40 °C, medida a 25 °C, com o uso de um viscosímetro Brookfield LVDV com fuso 18 e com o uso da velocidade de rotação mais alta viável para o fuso.

[078] A composição de dimensionamento de superfície que compreende o sal de metal e a dispersão polimérica aquosa pode ter um tamanho de partícula de D50 inferior a 100 nm, de preferência, de 90 a 10 nm, com mais preferência, de 70 a 10 nm e, com máxima preferência, de 50 a 11 nm após ser armazenada 1 semana a 40 °C, de preferência, 4 semanas a 40 °C e, com mais preferência, 12 semanas a 40 °C.

[079] A composição de dimensionamento de superfície que compreende o sal de metal, a dispersão polimérica aquosa e o AKD e/ou breu pode ter um tamanho de partícula de D50 inferior a 200 nm, de preferência, de 190 a 10 nm, com mais preferência, de 140 a 10 nm e, com máxima preferência, de 90 a 10 nm após serem armazenadas 1 semana a 40 °C, e de preferência 4 semanas a 40 °C.

[080] A composição de dimensionamento de superfície pode compreender adicionalmente polissacarídeos naturais ou modificados ou derivados dos mesmos. Os polissacarídeos podem ser selecionados a partir do grupo de amidoes. O amido pode ser modificado, por exemplo, dextrina degradada, oxidada, cationizada ou, de outro modo, amido derivado ou tratado com uma combinação dos diferentes tratamentos de amido.

[081] No presente documento, é fornecida uma composição de dimensionamento de superfície que compreende uma dispersão polimérica aquosa e um sal de metal, conforme definido no presente documento. A composição de dimensionamento de superfície é fornecida tipicamente em um veículo líquido aquoso, como uma solução ou dispersão aquosa, embora quantidades pequenas de solvente orgânico miscível em água ou solúvel em água (ou solventes orgânicos miscáveis em água ou solúvel em água) também possam estar presentes. A solução da composição de dimensionamento de superfície inclui tipicamente, juntos dos compostos de dimensionamento, amido. Tipicamente, a dispersão aquosa é aplicada na superfície em uma solução de amido. O amido pode ser modificado, por exemplo, dextrina degradada, oxidada, cationizada ou, de outro modo, amido derivado ou tratado com uma combinação dos diferentes tratamentos de amido. A concentração de amido é, de preferência, de 1% a 30%, com mais preferência, de 5 a 25% e o agente de dimensionamento, a concentração é de 0,1 a 20% em peso, de preferência, 0,5 a 5,0% em peso, com base no peso de amido seco.

[082] A composição de dimensionamento de superfície revelada no presente documento também pode ser usada em combinação ou em série com outros aditivos usados convencionalmente na produção de papel e outros produtos celulósicos. Tais aditivos adicionais conhecidos comumente na técnica incluem, porém sem limitação, agentes dispersantes, agentes antiespumantes, colorantes, pigmentos e cargas, agentes antiencanoamento, componentes convencionais adicionais, tais como tensoativos, plastificantes, umidificastes, antiespumantes, absorvedores UV, intensificadores de solidez à luz, dispersantes poliméricos, mordente de corante, branqueadores automáticos, agentes de nivelamento, modificadores de reologia e aditivos de resistibilidade, a fim de intensificar o desempenho de dimensionamento e aprimorar a capacidade de execução de uma prensa de dimensionamento e, de outro modo, ajustar as propriedades de superfície.

[083] As presentes composições de dimensionamento de superfície são adequadas para dimensionamento de superfície de produtos celulósicos, em particular, a qualidades de todos papéis e papelões produzidos na prática que podem ser não dimensionados podem ser pré-dimensionados na polpa do papel, por exemplo, com dímero de alquilceteno, anidrido alquenilsuccínico ou breu.

[084] As técnicas específicas usadas para dimensionar papel e outros produtos celulósicos, tais como cartolina, incluem, porém sem limitação, aquelas técnicas que são empregadas comumente na produção de papel para aplicar a composição de dimensionamento ao produto à base de celulose. A composição de dimensionamento de superfície pode ser fornecida como um líquido ou uma espuma no produto à base de celulose. Por exemplo, a composição de dimensionamento aquosa pode ser aplicada à superfície do papel com o uso de uma poça ou de uma prensa de dimensionamento ou uma prensa de dimensionamento com o uso de uma lâmina de faca de calandra ou raspadeira. Alternativamente, a composição de dimensionamento pode ser aspergida na bobina de papel ou pode ser aplicada imergindo-se o papel na composição aquosa de dimensionamento de superfície. Em seguida, o papel, ou outro produto celulósico, tratado com a solução de dimensionamento de superfície é seco a temperaturas elevadas, tipicamente, a temperatura do papel é 80 a 110 °C.

[085] A secagem da bobina de papel é tipicamente suficiente para desenvolver completamente a resistibilidade do tamanho da superfície e a resistibilidade da superfície.

[086] A presente invenção fornece um método para dimensionar a superfície de um produto celulósico, em particular papel, cartão ou cartolina, que compreende aplicar, tipicamente a pelo menos uma superfície do produto celulósico, uma composição de dimensionamento que compreende uma dispersão polimérica aquosa e sal de metal, conforme definido no presente documento. Também é fornecida no presente documento de modo correspondente uma superfície de papel dimensionada com composição de dimensionamento de superfície conforme definido no presente documento.

[087] Também é fornecida no presente documento de modo correspondente uma superfície de produto celulósico dimensionada com uma composição de dimensionamento de superfície que compreende uma dispersão polimérica aquosa e um sal de metal, conforme definido no presente documento.

[088] O papel, papelão ou outro produto celulósico no qual a composição de dimensionamento de superfície que compreende as presentes dispersões poliméricas aquosa é aplicada pode variar amplamente e é independente do tipo de polpa usado para produzir o papel. As composições de dimensionamento de superfície que compreendem as dispersões poliméricas aquosas e sal de metal reveladas no presente documento são adequadas para a preparação de papel dimensionado de qualquer espessura e de qualquer tipo e, então, são aplicáveis a papéis ou papelões obtidos de qualquer polpa de papel específica e misturas dos mesmos

[089] As presentes composições são particularmente adequadas para dimensionar a superfície de produtos celulósicos quando o produto celulósico compreende fibra reciclada.

[090] O papel ou outro produto celulósico também podem conter aditivos, tais como cargas, corantes, agentes de reforço de papel, intensificadores de taxa de drenagem e agentes de dimensionamento interno.

[091] A absorção de água da superfície de papel dimensionada com a composição dimensionamento de superfície presente pode ser determinada com o uso do método Cobb 60, ISO 535:1991(E), a 23 °C, 50% de umidade relativa.

[092] O presente produto de composição pode ser usado na produção de papel. A presente invenção fornece um método para produzir um produto de papel que compreende as etapas de:

[093] - fornecer uma composição de dimensionamento de superfície de acordo com a presente invenção,

[094] - aplicar a dita composição em um produto de papel após a cabeça de entrada de um processo de produção de papel.

[095] A dita composição pode ser aplicada à formação de folha. A composição pode ser aplicada durante ou após a iniciação da formação de folha, tal como em uma prensa de dimensionamento.

[096] A presente composição de dimensionamento de superfície pode ser usada para dimensionar a superfície de um produto celulósico. A composição de dimensionamento de superfície pode ser usada em um processo de produção de papel. A composição de dimensionamento de superfície pode ser aspergida em um produto celulósico, tal como uma folha de papel.

[097] A presente invenção fornece uma superfície de produto celulósico dimensionada com a dita composição de dimensionamento de superfície. O dito produto celulósico pode ser selecionado a partir de papel, cartão, cartolina, papelão, cartão canelado e painel de fibras.

Exemplos

[098] O tamanho de partícula das composições de dimensionamento de superfície oi medido com o uso de um dispositivo Zetasizer Nano. O teor de sólidos foi medido com o uso de um analisador de umidade de Halogênio Mettler Toledo. As viscosidades foram medidas a 25 °C, com viscosímetro Brookfield LVDV, em um adaptador de pequena amostra com fuso 18, 60 rpm. A viscosidade dos exemplos comparativos 1 e 2 estava acima da faixa de medição do fuso 18, 60 rpm. Esta foi medida a 25 °C, com viscosímetro Brookfield LVDV com fuso 31. O exemplo comparativo 1 com 30 rpm, e o exemplo comparativo 2 com 0,3 rpm. O OMR de resultado de viscosidade estava acima da faixa de medição do fuso 31,0.3 rpm ou, devido à alta viscosidade, a amostra não pôde ser inserida de maneira uniforme ao adaptador de amostra pequena para ter um resultado confiável. Quando o resultado de tamanho de partícula D50 foi Não Mensurável, a amostra não pôde ser dispersa para a medição para ter um resultado confiável na faixa de medição do Zetasizer Nano.

Exemplo 1 (Formulado de dispersão polimérica de amina quaternária com PAC):

[099] Os 40 g de 30% de grupos amina quaternária que contêm dispersão de butil acrilato de poliestireno) foram colocados em um reator de vidro. À dispersão em agitação foram adicionados 50 g de água e, subsequentemente 10 g de solução de poli(cloreto de alumínio) a 18%. O pH da solução foi ajustado para 3,3 com solução de hidróxido de sódio. A mistura foi agitada 20 minutos à temperatura ambiente. O teor de sólidos da formulação foi 14%.

Exemplo 2 (Formulado de dispersão polimérica de amina quaternária com sulfato de alumínio):

[100] Os 70 g de 30% de grupos amina quaternária que contêm dispersão de butil acrilato de poliestireno) foram colocados em um reator de vidro. À dispersão em agitação foram adicionados 30 g de solução de sulfato de alumínio a 39%. O pH da solução foi ajustado para 3,3 com solução de hidróxido de sódio. A mistura foi agitada 20 minutos à temperatura ambiente. O teor de sólidos da formulação foi 33%.

Exemplo 3: (Formulado de dispersão polimérica de amina quaternária com dispersão de sulfato de alumínio e AKD)

[101] Os 62,5 g de 30% de grupos amina quaternária que contêm dispersão de butil acrilato de poliestireno) foram colocados em um reator de vidro. À dispersão em agitação foram adicionados 4 g de água, 5 g de uma solução de sulfato de alumínio a 39%, e 33,5 g de dispersão de AKD a 17%. O pH da solução foi ajustado a solução com 3,3 de hidróxido de sódio. A mistura foi agitada 20 minutos à temperatura ambiente. O teor de sólidos da formulação foi 25 %.

Exemplo comparativo 1 (Formulado de dispersão polimérica de amina terciária com PAC):

[102] Os 40 g de 30% de grupos amina terciária que contêm dispersão de butil acrilato de poliestireno) foram colocados em um reator de vidro. À dispersão em agitação foram adicionados 50 g de água e, subsequentemente, 10 g de solução de poli(cloreto de alumínio) a 18%. O pH da solução foi ajustado para 3,3 com solução de hidróxido de sódio. A mistura foi agitada 20 minutos à temperatura ambiente. O teor de sólidos da formulação foi 14%.

Exemplo comparativo 2 (Formulado de dispersão polimérica de amina terciária com sulfato de alumínio):

[103] Os 70 g de 30% de grupos amina terciária que contêm dispersão de butil acrilato de poliestireno) foram colocados em um reator de vidro. À dispersão em agitação foram adicionados 30 g de solução de sulfato de alumínio a 39%. O pH da solução foi ajustado para 3,3 com solução de hidróxido de sódio. A mistura foi agitada 20 minutos à temperatura ambiente. O teor de sólidos da formulação foi 33

Exemplo comparativo 3 (Formulado de dispersão polimérica de amina terciária com sulfato de alumínio e dispersão de AKD):

[104] Os 62,5 g de 30% de grupos amina terciária que contêm dispersão de butil acrilato de poliestireno) foram colocados em um reator de vidro. À dispersão em agitação foram adicionados 4 g de água, 5 g de uma solução de sulfato de alumínio a 39%, e 33,5 g de dispersão de AKD a 17%. O pH da solução foi ajustado a solução com 3 ,3 de hidróxido de sódio. A mistura foi agitada 20 minutos à temperatura ambiente . O teor de sólidos da formulação foi 25 %. Tabela 1

Formulações catiônicas para testes de dimensionamento

[105] Os tamanhos e formulações de superfícies foram testados para a aplicação de dimensionamento de superfície com o uso de fibra reciclada cartão canelado não dimensionado internamente com peso-base de cerca de 110 g/m2. A prensa de dimensionamento Mathis foi usada para esses testes. A formulação de dimensionamento de superfície foi adicionada à solução de amido de dimensionamento de superfície (C*film 07312) a 10% de teor de sólidos. Os polímeros hidrofóbicos foram adicionados a concentrações de 2, 4 e 6 % em peso. Os testes de dimensionamento foram realizados a uma temperatura de 60 °C. A temperatura do espremedor da prensa de dimensionamento foi medida com tiras indicadoras de temperatura Reatec NO1, e a temperatura do banho de água para rolos de pensa de dimensionamento foi ajustada para obter a temperatura desejada. As folhas passaram por uma prensa de dimensionamento de colagem horizontal a 2 m/min (2 Bar). As folhas foram secas a 95 °C com o uso de um secador de tambor. A temperatura dos secadores foi ajustada com o uso de tiras indicadoras de temperatura Reatec NO82. A eficiência do dimensionamento foi determinada medindo-se o grau de dimensionamento Cobb60 de acordo com o padrão ISO 535.

[106] A Figura 1 mostra água a capacidade de absorção da superfície de papel dimensionada com os grupos amina quaternária que contêm dispersão de butil acrilato de poliestireno) somente, e no formulado com PAC de acordo com o exemplo 1. Os resultados de dimensionamento revelados se referem ao uso da presente dispersão polimérica aquosa (agente de dimensionamento de superfície à base de acrilato de poliestireno catiônico (SAE), com acrilatos de amina quaternária) e agente de dimensionamento de superfície presente (formulação de SAE e PAC). A dose de PAC não está incluída na no cálculo de dose do tamanho polimérico. Nos resultados, quanto mais baixo o valor de Cobb, melhor será o desempenho do dimensionamento. O gráfico mostra melhor desempenho de dimensionamento para o uso do presente agente de dimensionamento de superfície em comparação ao polímero de dimensionamento quaternário sozinho até o nível de Cobb de 35 g/m2.

[107] A Figura 2 mostra os resultados de dimensionamento de usar os SAEs com dispersão de grupos amina quaternária que contêm butil acrilato de poliestireno), e o formulado com sulfato de alumínio e dímero de alquil ceteno (AKD) de acordo com o exemplo 3. Deve-se verificar que as emulsões de AKD contêm sulfato de alumínios. O AKD está incluído no cálculo da dose do tamanho polimérico. Visto que um valor baixo de Cobb significa melhor desempenho de dimensionamento, a Figura 2 indica claramente a formulação combinada mostra melhor desempenho de dimensionamento do que o polímero de dimensionamento quaternário sozinho.

Claims (16)

1. COMPOSIÇÃO DE DIMENSIONAMENTO DE SUPERFÍCIE, caracterizada por compreender um sal de metal, em que o metal tem pelo menos 3 elétrons de valência, em que o sal de metal é selecionado do grupo de sulfato de alumínio, alúmen, cloreto de alumínio, nitrato de alumínio, sulfato de polialumínio (PAS), cloreto de polialumínio (PAC) e sulfato de cloreto de polialumínio (PACS), formiato de polialumínio, nitrato de polialumínio e qualquer combinação dos mesmos; e uma dispersão polimérica aquosa, em que a dispersão polimérica aquosa é uma dispersão polimérica aquosa (A) obtenível por emulsão de radicais livres que copolimeriza uma primeira mescla de monômeros etilenicamente insaturados que compreende (i) 0 a 75% em peso de pelo menos um estireno substituído opcionalmente, (ii) 15 a 100% em peso de pelo menos um (met)acrilato de C1-C4-alquila, e (iii) 0 a 10% em peso de outros monômeros copolimerizáveis etilenicamente insaturados, em que a soma (a)+(b)+(c) é 100%, na presença de um sistema redox solúvel em água que compreende um primeiro iniciador de radical livre para a copolimerização por emulsão de radicais livres e uma composição pré-polimérica aquosa (B) obtenível por copolimerização por emulsão de radicais livres em um solvente de polimerização que compreende ácido C1-6- carboxílico e anidrido de ácido C1-6-carboxílico, sendo que uma segunda mescla de monômeros etilenicamente insaturados compreende (iv) 5 a 50% em peso de pelo menos uma amina quaternária etilenicamente insaturada selecionada a partir de sal quaternário de N,N,N-tri(C1-4-alquil)amino C1-4- alquil(met)acrilato com um ácido mineral ou um ácido orgânico e/ou sal quaternário de N,N,N-tri(C1-4-alquil)amino C1-4- alquil(met)acrilamida com um ácido mineral ou um ácido orgânico, (v) ) 0 a 40%, de preferência, 0% em peso de pelo menos uma amina terciária etilenicamente insaturada selecionada a partir de N,N-di(C1-4-alquil)amino C1-4- alquil(met)acrilato e/ou N,N-di(C1-4-alquil)amino C1-4- alquil(met)acrilamida, (vi) ) 10 a 95% em peso de pelo menos um estireno substituído opcionalmente, (vii) 0 a 50% em peso de pelo menos um (met)acrilato de C1-C4-alquila, e (viii) 0 a 10% em peso de outros monômeros copolimerizáveis etilenicamente insaturados, em que a soma (i)+(ii)+(iii)+(iv)+(v) é 100%, na presença de um segundo iniciador de radical livre, e adição de água à dispersão polimérica obtida a fim de obter a composição pré-polimérica aquosa.

2. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pela amina quaternária etilenicamente insaturada (i) ser cloreto de [2-(metacriloiloxi)etil]trimetil-amônio ou cloreto de [2-(acriloiloxi)etil]-trimetilamônio.

3. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo ácido C1-6-carboxílico ser ácido acético; e/ou o anidrido C1-6-carboxílico ser anidrido acético.

4. COMPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo componente de monômero (b) e o componente de monômero (iv) serem, cada um, uma mistura de pelo menos dois acrilatos de butila isoméricos.

5. COMPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo componente de monômero (b) ser acrilato de terc-butila e/ou metacrilato de terc- butila.

6. COMPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo sistema redox solúvel em água ser uma combinação de peróxido de hidrogênio e pelo menos um íon de metal selecionado a partir de um grupo que consiste em cério, manganês e ferro (II).

7. COMPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo metal do dito sal de metal ser selecionado a partir do grupo manganês, ferro e alumínio e qualquer combinação dos mesmos; e/ou o sal de metal constitui 0,1 a 70% em peso de teor seco da composição de dimensionamento de superfície.

8. COMPOSIÇÃO, de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo sal de metal ser selecionado a partir do grupo de carbonatos, formiatos, acetatos, nitratos, sulfatos, brometos e cloretos.

9. COMPOSIÇÃO, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pela composição de dimensionamento compreender adicionalmente polissacarídeos naturais ou modificados ou derivados dos mesmos; de preferência, selecionados a partir de amido, amido degradado de maneira enzimática e amido degradado de maneira oxidativa e derivados dos mesmos.

10. MÉTODO PARA PRODUZIR UMA COMPOSIÇÃO DE DIMENSIONAMENTO DE SUPERFÍCIE, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por compreender as etapas de - fornecer um sal de metal, sendo que o metal tem pelo menos 3 elétrons de valência, - fornecer uma dispersão polimérica aquosa, em que a dispersão polimérica aquosa é obtida por: polimerização de emulsão de radicais livres, em um solvente de polimerização que compreende ácido C1-6- carboxílico e anidrido de ácido C1-6-carboxílico, na presença de um segundo iniciador de radical livre, em que uma segunda mescla de monômeros etilenicamente insaturados compreende (i) 5 a 50% em peso de pelo menos uma amina quaternária etilenicamente insaturada selecionada a partir de sal quaternário de N,N,N-tri(C1-4-alquil)amino C1-4- alquil(met)acrilato com um ácido mineral ou um ácido orgânico e/ou sal quaternário de N,N,N-tri(C1-4-alquil)amino C1-4- alquil(met)acrilamida com um ácido mineral ou um ácido orgânico, (ii) 0 a 40% em peso de pelo menos uma amina terciária etilenicamente insaturada selecionada a partir de N,N-di(C1-4-alquil)amino C1-4-alquil(met)acrilato e/ou N,N- di(C1-4-alquil)amino C1-4-alquil(met)acrilamida, (iii) 10 a 95% em peso de pelo menos um estireno substituído opcionalmente, (iv) 0 a 50% em peso de pelo menos um (met)acrilato de C1-C4-alquila, e (v) 0 a 10% em peso de outros monômeros copolimerizáveis etilenicamente insaturados, em que a soma (i)+(ii)+(iii)+(iv)+(v) é 100%, adição de água à composição polimérica obtida para obter uma composição pré-polimérica aquosa (B) e copolimerização na presença da dita composição pré- polimérica aquosa (B) e um sistema redox solúvel em água que compreende um primeiro iniciador de radical livre para a copolimerização por emulsão de radicais livres de uma primeira mescla de monômeros etilenicamente insaturados que compreende (a) 0 a 75% em peso de pelo menos um estireno substituído opcionalmente, (b) 15 a 100% em peso de pelo menos um (met)acrilato de C1-C4-alquila, e (c) 0 a 10% em peso de outros monômeros copolimerizáveis etilenicamente insaturados, em que a soma (a)+(b)+(c) é 100%, a fim de obter a dispersão polimérica aquosa (A), - misturar o dito sal de metal e dispersão polimérica a fim de fornecer uma composição de dimensionamento de superfície a ser usada na fabricação de papel.

11. MÉTODO PARA PRODUZIR UM PRODUTO DE PAPEL, caracterizado por compreender as etapas de: - fornecer uma composição de dimensionamento de superfície conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, - aplicar a dita composição em um produto de papel após uma cabeça de entrada de um processo de produção de papel.

12. MÉTODO, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pela dita composição ser aplicada durante ou após a iniciação de formação de folha, de preferência, em uma prensa de dimensionamento.

13. USO DE UMA COMPOSIÇÃO DE DIMENSIONAMENTO DE SUPERFÍCIE, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por ser para dimensionar a superfície de um produto celulósico.

14. USO DE UMA COMPOSIÇÃO DE DIMENSIONAMENTO DE SUPERFÍCIE, conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por ocorrer em um processo de produção de papel.

15. SUPERFÍCIE DE PRODUTO CELULÓSICO, caracterizada por ser dimensionada com uma composição de dimensionamento de superfície conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 9.

16. PRODUTO CELULÓSICO, conforme definido na reivindicação 15, caracterizado pelo dito produto celulósico ser selecionado a partir de papel, cartão, cartolina, papelão, cartão canelado e painel de fibras.