BR112020004516A2 - composição que compreende micropartículas poliméricas orgânicas aniônicas reticuladas, sua preparação e uso em processos de fabricação de papel e cartão - Google Patents

Abstract

A presente invenção se refere a uma composição que é uma emulsão inversa compreendendo micropartículas poliméricas orgânicas aniônicas reticuladas, as referidas micropartículas tendo um número não verificado de diâmetro de tamanho de partícula médio z inferior a 0,75 µm, em que as micropartículas poliméricas orgânicas são formadas a partir de uma mistura de monômeros (a) um ácido carboxílico etilenicamente insaturado, ou um sal do mesmo; (b) um monômero não iônico não etilenicamente insaturado; e (c) de 1 a 10% em mole de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanossulfônico, ou um sal do mesmo. A invenção também fornece um processo para preparar a composição, o uso da composição em um processo de fabricação de papel ou cartão e métodos de fabricação de papel ou cartão utilizando a referida composição.

Description

“COMPOSIÇÃO QUE COMPREENDE MICROPARTÍCULAS POLIMÉRICAS ORGÂNICAS ANIÔNICAS RETICULADAS, SUA PREPARAÇÃO E USO EM PROCESSOS DE FABRICAÇÃO DE PAPEL E CARTÃO” Antecedentes da Invenção Campo da invenção

[0001] A presente invenção se refere a micropartículas poliméricas aniônicas estruturadas e a um método para a preparação. A presente invenção também se refere a processos de fabricação de papel e cartão nos quais as micropartículas poliméricas aniônicas são empregadas e ao uso das referidas micropartículas poliméricas aniônicas nos processos de fabricação de papel e cartão. Descrição do estado da técnica

[0002] O documento EP 235893 fornece um processo em que um polímero catiônico substancialmente linear solúvel em água é aplicado à pasta para fazer papel antes de uma etapa de cisalhamento e, em seguida, re-floculação da pasta através da introdução de bentonita depois da etapa de cisalhamento.

[0003] É sabido que as composições poliméricas orgânicas aniônicas reticuladas são úteis em uma variedade de aplicações. O uso de tais composições em uma variedade de processos de separação sólido-líquido é conhecido, particularmente na floculação de várias dispersões de sólidos em suspensão, como lodo de esgoto e no tratamento de suspensões celulósicas de pasta de papel. Existe um desejo de melhorar a eficácia dos agentes floculantes no que diz respeito à sua capacidade de promover uma separação eficiente de líquidos entre sólidos.

[0004] O documento EP 0202780 descreve a preparação de partículas poliméricas poliméricas de acrilamida catiônica reticulada por um processo convencional de polimerização por emulsão inversa. A reticulação é conseguida pela incorporação de um monómero multi-funcional, tal como metilenobisacrilamida, no polímero. As partículas poliméricas reticuladas são úteis como floculantes.

[0005] Tipicamente, o tamanho de partícula dos polímeros preparados nos processos de polimerização em emulsão de óleo em água inversa é limitado a uma faixa de cerca de 1-5 µm. O tamanho exato de partícula possível em emulsões inversas é determinado pela concentração e atividade do tensoativo empregado e estes são habitualmente escolhidos com base na estabilidade da emulsão e em fatores econômicos.

[0006] Leong et al., em Inverse Microemulsion Polymerisation, J. of Phys. Chem., Vol. 86, No 23, 6-24-82, pp 2271-3, descreve a polimerização da acrilamida numa microemulsão inversa. O autor também divulga a preparação de redes de poliacrilamida reticuladas ou microgéis usando uma mistura 100: 1 de acrilamida- metilenobisacrilamida.

[0007] O documento EP 0173605 descreve a produção de microesferas com um diâmetro variando entre 49-87 nm e produzidas a partir de 10 polímeros de acetato de vinila (84,6), acrilato de etila (65,4) e ácido acrílico (4,5) ou ácido acrílico (4,5) ou metacrilonitrila (85), acrilato de butila (65) e ácido acrílico (3). Estas esferas poliméricas são divulgadas como adicionadas a uma pasta de pasta LBKP, a fim de avaliar o papel resultante quanto ao grau de dimensionamento, aprimoramento da força do papel e repulpabilidade.

[0008] Além disso, a patente US 4.681.912 divulga a produção de micropartículas de acrilamida e e ácido acrílico, por exemplo, utilizando um processo de microemulsão. Não parece haver nenhum ensino das partículas sendo reticuladas ou seu uso na fabricação de papel.

[0009] Adicionalmente, o documento EP 0484617 divulga uma composição compreendendo micropartículas poliméricas orgânicas aniônicas ou anfotéricas reticuladas. Diz-se que essas micropartículas possuem um número médio de partículas de tamanho de diâmetro menor que cerca de 0,75 µm, uma viscosidade da solução de pelo menos cerca de 1,1 mPas e um conteúdo de agente de reticulação acima de cerca de 4 partes molares por milhão, com base nas unidades de monômero presente no polímero, e uma ionicidade de pelo menos cerca de 5,0%. É indicado que a micropartícula pode ser composta de pelo menos um monômero aniônico selecionado a partir de ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido etacrílico, ácido 2- acrilamido-2-metilpropanossulfônico ou misturas ou sais dos mesmos. Não há indicação de como essa mistura de monômeros aniônicos deve ser combinada e em que proporções. Além disso, os únicos exemplos que empregam ácido 2-acrilamido- 2-metilpropanossulfônico, como seu sal de sódio, não empregam um ácido carboxílico etilenicamente insaturado na mistura de monômeros.

[0010] O documento EP 462365 descreve um método para fabricar papel que compreende a adição a um papel aquoso de microesferas iônicas, orgânicas e poliméricas. Estas microesferas são indicadas como tendo um diâmetro de partícula não enrolado inferior a 700 nm se reticulado e inferior a 60 mm se não reticulado e insolúvel em água. A ionicidade é descrita como sendo pelo menos 1%, mas pelo menos 5% se reticulada, aniônica e usada como único aditivo de retenção.

[0011] O documento WO 02/33171 fornece um processo para fazer papel ou cartão no qual uma suspensão celulósica é floculada e depois drenada em uma tela para formar uma folha que é seca. A suspensão é floculada utilizando um sistema de floculação que compreende um material silicioso e micropartículas orgânicas que têm um diâmetro de partícula não inchado de menos de 750 nm. Uma modalidade preferida emprega adicionalmente pelo menos um floculante / coagulante que é de preferência um polímero catiônico solúvel em água no sistema de floculação.

[0012] O documento WO 2015/158668 descreve um método para fazer uma emulsão direta de um copolímero em água, no qual o copolímero se baseia em a) 10- 80% em peso de ácido metacrílico e, opcionalmente, de ácido acrílico; b) 15-80% em peso de pelo menos um monômero de vinil não iônico; c) 0,05-9,5% em peso de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanossulfônico ou um seu sal; d) 0,5-30% em peso de pelo menos um monômero contendo pelo menos um grupo hidrofóbico; e e) 0,01-5% em peso de pelo menos um monômero de reticulação. A emulsão é indicada como útil para espessar sistemas aquosos, como espessamento de cuidados pessoais ou formulações cosméticas em condições ácidas.

[0013] Os produtos de micropartículas acima mencionados são produtos de auxílio à retenção eficazes há anos desde o seu desenvolvimento. No entanto, existe um desejo de fornecer produtos aprimorados de auxílio à retenção para processos de fabricação de papel e cartão. Além disso, com os processos modernos de fabricação de papel e papelão, há um desejo crescente de melhorar a retenção e, principalmente,

a retenção de cinzas. Descrição da invenção

[0014] De acordo com um aspecto da presente invenção, é fornecida uma composição que é uma emulsão inversa compreendendo micropartículas poliméricas orgânicas aniônicas reticuladas, as referidas micropartículas tendo um diâmetro médio de tamanho de partícula médio z, em que as micropartículas poliméricas orgânicas são formadas a partir de uma mistura de monômeros que compreende a. um ácido carboxílico etilenicamente insaturado, ou um sal do mesmo; b. um monômero não-iônico etilenicamente não saturado ; e c. de 1 a 10% em mol de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanossulfônico, ou um sal do mesmo.

[0015] Em um outro aspecto da presente invenção, proporcionamos um processo para preparar a composição acima mencionada, que compreende reticulado aniónicas, micropartículas poliméricas orgânicas, as referidas micropartículas tendo um diâmetro médio de tamanho de partícula médio z, compreendendo: (A) mistura de (i) uma solução aquosa de uma mistura de monômeros compreendendo (a) um ácido carboxílico etilenicamente insaturado, ou um sal do mesmo; (b) um monômero não-iônico etilenicamente não saturado ; e (c) de 1 a 10% em mole de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanossulfônico, ou um sal do mesmo; (ii) uma fase oleosa compreendendo pelo menos um líquido de hidrocarboneto; (iii) uma quantidade eficaz de tensoativo ou mistura de tensoativo, de modo a formar uma emulsão inversa; e (B) sujeitar a emulsão inversa obtida no passo (A) a condições de polimerização.

[0016] Por emulsão inversa, entendemos uma emulsão de água em óleo. O termo

"emulsão" utilizado ao longo deste relatório descritivo pretende incluir emulsões e microemulsões convencionais, a menos que estipulado de outra forma. Quando o termo microemulsão é utilizado, pretende-se referir apenas a uma microemulsão, conforme aqui definido. De preferência o óleo na emulsão inversa é um hidrocarboneto.

[0017] Por não-inchado, quer-se dizer que o diâmetro médio de tamanho de partícula z é baseado em micropartículas que contêm apenas água dos monômeros polimerizados para formar as micropartículas.

[0018] O tamanho das partículas pode ser determinado por espalhamento dinâmico de luz (DLS), por exemplo, usando um Zetasizer Nano da Malvern). O tamanho de partícula médio z é o tamanho médio harmônico ponderado pela intensidade (ver também ISO 22412) calculado pelos métodos de cumulantes a partir do segundo momento de expansão cumulativa. O cálculo é definido nas normas ISO 13321 e ISO 22412.

[0019] A composição inventiva é útil como auxiliar de retenção nos processos de fabricação de papel e cartão. Isto é normalmente conseguido através da preparação de uma formulação aquosa a partir da composição de emulsão inversa.

[0020] Assim, a invenção também fornece um método de produção de papel ou cartão no qual uma suspensão celulósica é fornecida e drenada em uma tela para formar uma folha que é seca, em que o método emprega um sistema de retenção que é aplicado à suspensão celulósica. O sistema de retenção deve compreender um produto aquoso preparado a partir da composição acima mencionada, que compreende as micropartículas poliméricas orgânicas reticuladas, aniônicas e orgânicas descritas acima, que têm um diâmetro de tamanho de partícula médio z inferior a 0,75 µm.

[0021] As micropartículas reticuladas poliméricas orgânicas podem ser reticuladas por qualquer meio adequado usado habitualmente na reticulação de polímeros acrílicos e descrito na literatura. Pode, por exemplo, ser desejável sujeitar as micropartículas poliméricas orgânicas formadas a radiação ou tratamento térmico para induzir reticulação. Alternativamente, pode ser desejável aplicar um agente químico de reticulação às micropartículas poliméricas orgânicas formadas.

[0022] De preferência, no entanto, um agente químico de reticulação adequado é incluído na mistura de monômeros antes ou durante a polimerização, de modo que as micropartículas poliméricas orgânicas sejam formadas como entidades reticuladas. Adequadamente, esse agente de reticulação química deve ser multifuncional, que reage com grupos funcionais em pelo menos duas cadeias poliméricas para provocar ligações químicas entre as pelo menos duas cadeias poliméricas. Preferencialmente, a mistura de monômeros compreende pelo menos um composto multifuncional selecionado do grupo que consiste em N, N'- metilenobisacrilamida, N, N ' -metilenobismetacrilamida, dimetacrilato de polietilenoglicol, dimetacrilato de polietilenoglicol, diacrilato de polietilenoglicol, diacrilato de polietilenoglicol, diacrilato de polietilenoglicol, diacrilato de polietilenoglicol, N-vinilacrilamida, acrilato de glicidil, di- divinilbenzeno -, ou sais de tetra - alil amônio, acroleína, aldeídos, glioxal, compostos de diepoxi, epicloridrina e suas misturas.

[0023] Tais compostos multifuncionais tenderiam a combinar pelo menos duas cadeias de polimerização durante o processo de polimerização. Um composto multifuncional particularmente preferido para a preparação de micropartículas poliméricas aniônicas, orgânicas e reticuladas da composição inventiva é a N, N ' - metilenobisacrilamida.

[0024] O componente de ácido carboxílico etilenicamente insaturado (a) da mistura de monômeros pode ser selecionado a partir de qualquer composto adequado nesta categoria. Tipicamente, os compostos adequados para esta aplicação incluem um ou mais de ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido etacrílico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacônico, ácido crotônico, incluindo seus sais. Os sais adequados incluem sais de amônio ou íons metálicos, como sais de metais alcalinos, sais de metais alcalino-terrosos ou sais de alumínio etc. Os sais de amônio, lítio, sódio ou potássio são mais adequados. Sais particularmente adequados são os sais de amônio e sódio.

[0025] Os compostos preferidos como componente de ácido carboxílico etilenicamente insaturado (a) são ácido acrílico ou ácido metacrílico ou seus sais, especialmente ácido acrílico, particularmente como sais de amônio ou sódio.

[0026] Tipicamente, os monômeros não iônicos etilenicamente insaturados usados como componente (b) são monômeros adequadamente hidrofílicos e desejavelmente monômeros solúveis em água. Por solúvel em água, queremos dizer que ele possui uma solubilidade em água de pelo menos 5 g por 100 mL de água a 25 °C. Os monômeros não iônicos etilenicamente insaturados desejáveis para uso como componente (b) na mistura de monômeros incluem qualquer um dos compostos selecionados do grupo que consiste em acrilamida, metacrilamida, N, N- dialquil acrilamidas, N-alquilacrilamidas, N, N-dialquilmetacrilamidas, N- alquilmetacrilamidas, N-vinilmetacetamida, N-vinil metil formamida, acetato de vinila, N-vinil pirrolidona e suas misturas. Mais desejável, o monômero não iônico etilenicamente insaturado é selecionado dentre qualquer acrilamida, metacrilamida ou suas misturas. Mais preferencialmente, a acrilamida é empregada como monômero não iônico.

[0027] Desejavelmente, a quantidade de ácido carboxílico etilenicamente insaturado, ou sal do mesmo, (componente (a)) deve ser de pelo menos 1% em mole e tipicamente de pelo menos 10% em mole. Normalmente, a quantidade é de pelo menos 20% molar, por exemplo, até 98% molar. Tipicamente, no entanto, o ácido carboxílico etilenicamente insaturado deve ser de 30 a 94% em moles, ou de 40 a 90% em moles, por exemplo, de 40 a 80% em moles ou de 40 a 70% em moles, mais preferencialmente 45 a 65% em moles.

[0028] Adequadamente, a quantidade de monômero não iônico etilenicamente insaturado (componente (b)) deve ser de pelo menos um % molar, por exemplo, até 98% molar. Normalmente, a quantidade seria de até 75% em moles, por exemplo, até 65% em moles. Tipicamente, no entanto, o monômero não iônico etilenicamente insaturado deve estar de 1 a 65% em moles, preferencialmente de 5 a 55% em moles, tal como 10 a 55% em moles ou 20 a 55% em moles ou 20 a 55% em moles, mais preferencialmente de 30 a 50% molar.

[0029] Preferencialmente, a composição da presente invenção emprega uma mistura de monômeros que compreende: a. de 40 a 90% em mol de um ácido carboxílico etilenicamente insaturado, ou um seu sal; b. de 5 a 55% em mol de um monômero não iônico etilenicamente não certificado ; e c. de 1 a 10% em mol de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanossulfônico, ou um sal do mesmo.

[0030] Mais preferencialmente, a mistura de monômeros compreende : a. de 45 a 65% em mol de ácido carboxílico etilenicamente insaturado, ou seus sais; b. de 30 a 50% em mol de monômero não iônico etilenicamente insaturado; e c. de 1 a 10% em mol de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanossulfônico, ou um sal do mesmo.

[0031] É particularmente preferido que a mistura de monômeros compreenda: a. de 45 a 65% em mol de ácido acrílico, ou sais destes, especialmente o sal de amônio ou sal de sódio; b. de 30 a 50% em moles de acrilamida; e c. de 1 a 10% em mole de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanossulfônico, ou um sal do mesmo.

[0032] O ácido 2-acrilamido-2-metilpropanossufônico, ou um seu sal, (componente (c)) podem estar na forma de qualquer sal adequado, tipicamente como o sal de amônio ou um sal de metal. Um sal de metal pode, por exemplo, ser um sal de metal alcalino, sal de metal alcalino-terroso ou um sal de alumínio. Sais particularmente adequados são os sais de amônio, sódio, lítio ou potássio, especialmente o sal de sódio.

[0033] Preferencialmente, o ácido 2-acrilamido-2-metilpropanossulfônico, ou um seu sal, (componente (c)) está presente na mistura de monómeros numa quantidade de 2 a 8% em moles, mais preferencialmente de 2,5 a 7,5% em moles.

[0034] O diâmetro médio de tamanho de partícula não z inchado é inferior a 0,75 µm. Desejavelmente, o diâmetro de tamanho de partícula médio z não- inchado é inferior a 0,5 µm, e tipicamente na faixa de 0,08 a 0,5 µm, por exemplo, de 0,1 a 0,4 µm.

[0035] Na forma preferida do processo para a preparação da composição da invenção, a solução aquosa da mistura de monômeros também contém pelo menos um dos compostos multifuncionais mencionados acima. Mais preferencialmente, o composto multifuncional incluído na solução aquosa da mistura de monômeros é N, N ' -metilenobisacrilamida. De preferência ainda, o monômero aniônico incluído nesta mistura aquosa de monômero é ácido acrílico, acrilato de amônio ou acrilato de sódio. Igualmente preferível, o monômero não iônico incluído nesta mistura aquosa de monômero é a acrilamida.

[0036] Numa forma preferida da invenção, a solução aquosa da mistura de monômeros, compreendendo opcionalmente o composto multifuncional; uma fase oleosa compreendendo um hidrocarboneto saturado; e uma quantidade eficaz de uma mistura de tensoativo é combinada. Preferencialmente, o tensoativo pode incluir monooleato de polioxietileno (20) sorbitano, hexaoleato de polioxietileno sorbitol, sesquioleato de sorbitano ou misturas dos mesmos. A quantidade de tensoativo em particular empregada deve ser suficiente para produzir partículas inferiores a 0,75 µm em diâmetro de tamanho de partícula médio z não inchado.

[0037] Também pode ser desejável empregar um agente sequestrante na solução aquosa da mistura de monômeros para remover substâncias que podem inibir a polimerização, como íons de metais pesados, por exemplo, íons de cobre. Os agentes sequestrantes adequados incluem nitriloacetato trissódico, ácido etilenodiamino tetra- acético (EDTA), incluindo os seus sais, tais como os sais de sódio, dietilenotriamina penta ácido acético (DTPA), incluindo os seus sais, tais como os sais de sódio, metil glicina di ácido acético (MGDA), incluindo sais como os sais de sódio.

[0038] Também pode ser desejável incluir outros aditivos na solução aquosa da mistura de monômeros. Um tal aditivo adicional pode, por exemplo, incluir agentes de transferência de cadeia. Os agentes de transferência de cadeia típicos habitualmente empregados podem, por exemplo, incluir um álcool, mercaptano, fosfito, sulfito ou suas misturas. Exemplos específicos incluem hipofosfito de sódio ou 2- mercaptoetanol.

[0039] A polimerização da emulsão inversa pode ser realizada adicionando um iniciador de polimerização, tal como um sistema iniciador redox que emprega uma combinação de um agente oxidante e o agente redutor. Agentes redutores adequados incluem metabissulfito de sódio, bissulfito de sódio ou dióxido de enxofre e agentes oxidantes adequados incluem, hidroperóxido de butila terciário. O dióxido de enxofre pode, por exemplo, ser dissolvido em um óleo adequado, tipicamente o mesmo óleo que o óleo usado na emulsão inversa. Alternativamente, a polimerização pode ser iniciada submetendo a emulsão inversa a irradiação ultravioleta que também pode envolver a inclusão de um composto iniciador de UV, tipicamente na solução aquosa da mistura de monômeros. De preferência, a polimerização em emulsão inversa é realizada usando um sistema iniciador redox. Num caso, o agente oxidante seria incluído na solução aquosa da mistura de monômeros e o agente redutor seria subsequentemente adicionado à fase oleosa da emulsão. Isso ocorre principalmente quando o agente redutor é um composto solúvel em óleo, como o dióxido de enxofre. Alternativamente, ambos os iniciadores do par redox podem ser alimentados na emulsão uma vez formada. Desejavelmente, neste caso, o agente redutor e o agente oxidante podem ambos ser alimentados na emulsão cada um como soluções aquosas. Isto é particularmente verdade quando o agente redutor é um composto solúvel em água, como metabissulfito de sódio ou bissulfito de sódio. Por solúvel em água, queremos dizer que ele possui uma solubilidade em água de pelo menos 5 g por 100 mL de água a 25 °C.

[0040] A maneira preferida de obter a reticulação das micropartículas poliméricas orgânicas, aniônicas é através da inclusão de um ou mais dos compostos multifuncionais mencionados acima, particularmente N, N'- metilenobisacrilamida. Tipicamente, o composto multifuncional pode ser incluído na mistura de monômeros em uma quantidade de pelo menos 4 ppm, determinada no peso seco da mistura de monômeros. Adequadamente, a quantidade de composto multifuncional pode ser de 4 a 12.000 ppm, por exemplo, de 4 a 9000 ppm, como de 4 a 6000 ppm, preferencialmente de 20 a 6000 ppm, mais preferencialmente de 20 a 4000 ppm, ainda mais preferencialmente de 50 a 2000 ppm, mais preferencialmente de 50 a 1000 ppm.

[0041] Um método para obter as micropartículas poliméricas desta invenção é polimerizar os monômeros em uma microemulsão. A polimerização em microemulsões e microemulsões inversas é conhecida dos técnicos no assunto. P Speiser relatou em 1976 e 1977 um processo para fabricar "nanopartículas” esféricas com diâmetros de menos de 800 A por (1) solubilização de moléculas polimerizantes, e. g. acrilamida e metileno-bis acrilamida e outros materiais, por exemplo, medicamentos, em micelas e (2) a polimerização do monômero que está nas micelas, J. Pharm. Sa., 65 (12), 7063 (1976) e Patente norte-americana N ° 4.021.364. Tanto as "nanopartículas" de água inversa em óleo quanto as "nanopartículas" de óleo em água foram preparadas por este processo. Embora não seja especificamente chamado de polimerização por microemulsão pelo autor, esse processo contém todos os recursos que são usados atualmente para definir a polimerização por microemulsão. Esses relatórios também constituem os primeiros exemplos de polimerização da acrilamida em uma microemulsão. Desde então, numerosas publicações relatando polimerização de polímeros hidrofóbicos na fase oleosa de microemulsões têm surgido. Ver, por exemplo, Stoffer e Bone, J. Dispersion Sci. e Tech., 1 (1), 37, 1980 e Atik e Thomas, J. Am. Chem. Soc'y, 103 (14), 4279 (1981); e GB 2161492A.

[0042] O processo de polimerização por microemulsão pode ser conduzido (i) preparando uma microemulsão de monômero adicionando uma solução aquosa da mistura de monômero a um líquido de hidrocarboneto contendo tensoativo ou mistura de tensoativos adequados para formar uma microemulsão de monômero inverso consistindo em pequenas gotas aquosas que, quando polimerizadas, resultam em partículas de polímero com tamanho inferior a 0,75 µm, dispersas na fase oleosa contínua e (ii) sujeitando a microemulsão de monômero à polimerização por radicais livres.

[0043] Para obter uma microemulsão inversa, geralmente é necessário usar condições particulares cujos principais parâmetros são os seguintes: concentração de tensoativo, HLB de tensoativo ou mistura subtraída, temperatura, natureza da fase orgânica e composição da fase aquosa.

[0044] A fase aquosa compreende uma mistura aquosa dos monômeros da mistura de monômeros e, opcionalmente, do composto multifuncional, para obter reticulação durante a polimerização, como definido acima. A mistura aquosa de monômeros também pode compreender aditivos convencionais, conforme desejado. Por exemplo, a mistura pode conter agentes sequestradores para remover inibidores de polimerização, como íons de metais pesados, como íons de cobre, como indicado acima. A mistura aquosa de monômeros também pode incluir ajustadores de pH, iniciadores e outros aditivos convencionais, como fornecido anteriormente.

[0045] Importante para a formação da microemulsão, que pode ser definida como uma solução de micela inchada, transparente e termodinamicamente estável sem agitação, que compreende dois líquidos insolúveis um no outro e um tensoativo, no qual as micelas são muito menores do que em uma emulsão convencional, é o seleção da fase orgânica e tensoativo apropriados.

[0046] A seleção da fase orgânica tem um efeito substancial sobre a concentração mínima de tensoativo necessária para obter a microemulsão inversa. Esta fase orgânica pode compreender uma mistura de hidrocarboneto ou hidrocarboneto. Os hidrocarbonetos saturados ou suas misturas são os mais adequados para obter formulações baratas (menor teor de tensoativo) de microemulsões inversas. Tipicamente, a fase orgânica pode compreender qualquer benzeno, tolueno, óleo combustível, querosene, voláteis minerais inodoros e misturas de qualquer um dos anteriores. Hidrocarbonetos preferidos para uso como fase orgânica incluem Exxsol D 100S ou Exxsol D100.

[0047] A razão em peso das quantidades de fases aquosa e de hidrocarboneto é escolhida o mais alta possível, de modo a obter, após polimerização, uma microemulsão com alto teor de polímero. Praticamente, essa proporção pode variar, por exemplo, de 0,5 : 1 a 3: 1, tipicamente de 1,5: 1 a 2,5: 1 e desejavelmente pode ser de aproximadamente 2: 1.

[0048] É desejável que um ou mais tensoativos possam ser selecionados para obter um valor de HLB (Balanço Hidrofílico Hidrofílico) variando de 8 a 11. Além do valor apropriado de HLB, a concentração de tensoativo também deve ser otimizada, ou seja, suficiente para formar um inverso emulsão com o tamanho de partícula correto. Os tensoativos típicos úteis na prática desta invenção, além dos especificamente discutidos acima, podem ser aniônicos, catiônicos ou não iônicos e são selecionados a partir de trioleato de polioxietileno (20) sorbitano, trioleato de sorbitano, di-2-etil hexilsulfossuccinato de sódio, oleamido-propil-dimetil-amina, isoestearil-2-lactato de sódio, sesquioleato de sorbitano, hexaoleato de polioxietileno sorbitol e similares.

[0049] A polimerização da emulsão pode ser realizada de qualquer maneira observada pelos especialistas na técnica. A iniciação pode ser afetada com uma variedade de iniciadores térmicos e redox de radicais livres, incluindo compostos azo, como azobisisobutironitrila; peróxidos, tais como peróxidos de butil terciários; hidroperóxido de butila terciário; compostos inorgânicos, tais como persulfato de potássio e casais redox, como sulfato ferroso de amônio / persulfato de amônio, hidroperóxido de butil terciário / (meta) bissulfito de sódio ou hidroperóxido de butil terciário / dióxido de enxofre. A polimerização também pode ser afetada por processos de irradiação fotoquímica, irradiação ou radiação ionizante com uma fonte de 60 Co.

[0050] Numa forma alternativa desta invenção, a emulsão ou microemulsão pode ser preparada em um processo de duas etapas.

[0051] Numa primeira etapa, a fase oleosa contendo o tensoativo é combinada com uma porção da solução aquosa da mistura de monômeros para formar uma emulsão inversa ou microemulsão inversa e é realizada uma polimerização da primeira etapa. Em um segundo estágio, o restante da solução aquosa da mistura de monômeros seria combinado com a emulsão inversa ou microemulsão inversa e a emulsão inversa ou microemulsão inversa subsequentemente formada é submetida a um estágio de polimerização adicional no qual o monômero contido nela é polimerizado. Este processo de dois estágios é particularmente útil para formar emulsões e microemulsões contendo alto teor de sólidos de micropartículas de polímero.

[0052] A preparação de uma formulação aquosa a partir da emulsão inversa pode ser realizada por inversão, adicionando-a à água que pode conter um tensoativo disjuntor. Os tensoativos adequados para inverter a emulsão em água para formar o produto aquoso incluem, por exemplo, Lutensol ® T089 produzido pela BASF ou Alfonic ® 1412-7 etoxilato disponível na Sasol Chemicals. Opcionalmente, o polímero pode ser recuperado da emulsão inversa por decapagem ou adição da emulsão a um solvente que precipita o polímero, por exemplo, isopropanol, filtragem dos sólidos resultantes, secagem e re-dispersão em água. Adequadamente, a formulação aquosa pode conter de 0,01 a 5% em peso das micropartículas poliméricas orgânicas aniônicas reticuladas com base no peso total da formulação aquosa. Desejavelmente, a formulação aquosa pode conter de 0,05 a 2% em peso das micropartículas poliméricas, tipicamente de 0,1 a 1% em peso das micropartículas poliméricas, por exemplo de 0,5 a 1% em peso das micropartículas poliméricas.

[0053] A emulsão inversa pode ser produzida para qualquer teor de sólidos adequado. Isto pode, por exemplo, ser de até 50% em peso total de emulsão. Em geral, o teor de sólidos das micropartículas dispersas pode ser de 15 a 50% em peso total da emulsão, adequadamente de 20 a 50% em peso, geralmente de 30 a 45% em peso, por exemplo de 30 a 40% em peso. As micropartículas de polímero dispersas na emulsão podem ter um conteúdo de polímero ativo de até 50% em peso. Adequadamente, isso pode variar de 20 a 45% de polímero ativo em peso e geralmente de 25 a 45% de polímero ativo e tipicamente de 25 a 40% em peso, por exemplo, de 30 a 35% em peso.

[0054] Desejavelmente, as micropartículas reticuladas, aniônicas orgânicas poliméricas da presente invenção tem um padrão de viscosidade de pelo menos 1,1, de preferência de 1,1 a 2. 2 mPas, mais preferivelmente de 1 5 a 2,0 mPas. A viscosidade padrão é determinada usando 0,1% em peso das micropartículas poliméricas orgânicas aniônicas reticuladas em cloreto de sódio aquoso molar a 25 °C usando um viscosímetro Brookfield LVT com adaptador UL.

[0055] O produto desta invenção é adequado para facilitar uma ampla variedade de processos de separação de líquidos sólidos. Normalmente, isso pode ser, por exemplo, para desaguar suspensões tratadas biologicamente, como esgoto e outros lodos municipais ou industriais, a drenagem da suspensão celulósica é, como as encontradas na produção de papel e cartão ou no tratamento de resíduos de produção de papel ou cartão; e na decantação e desidratação de uma variedade de suspensões inorgânicas, por exemplo, resíduos de refinaria, resíduos de carvão etc.

[0056] A composição desta invenção é particularmente adequada como auxiliar de retenção em um processo de produção de papel ou cartão.

[0057] Como descrito acima, a presente invenção também fornece um método para produzir papel ou cartão. O método envolve o fornecimento de uma suspensão celulósica que é drenada em uma tela para formar uma folha que é seca. Neste método, um sistema de retenção é aplicado à suspensão celulósica e no qual o sistema de retenção compreende a composição da invenção, particularmente como uma formulação aquosa preparada a partir da composição da invenção, compreendendo as micropartículas poliméricas orgânicas reticulares, aniônicas e orgânicas.

[0058] Numa forma preferida desta modalidade, o sistema de retenção compreende (i) uma formulação aquosa preparada a partir da composição da invenção; e (ii) um polímero catiônico. Tipicamente, o polímero catiônico pode ser qualquer polímero catiônico adequado convencionalmente usado como parte de um sistema de retenção em processos de fabricação de papel ou cartão. Desejavelmente, esse polímero catiônico seria frequentemente um polímero catiônico solúvel em água. Por solúvel em água, quer-se dizer que o polímero catiônico teria uma solubilidade em água a 25 °C de menos de 10 nódulos por 1 g de polímero catiônico determinado pelo método de contagem de nódulos. Polímeros catiônicos adequados específicos podem ser selecionados do grupo que consiste em poliacrilamidas catiônicas, polímeros contendo unidades de vinil amina, poliacrilatos catiônicos e polímeros de cloreto de dialil dimetil amônio. Os polímeros catiônicos podem, por exemplo, ser um polímero catiônico adequado que possui uma densidade de carga abaixo de 4 meq / g, tipicamente abaixo de 3,5 meq / g e usualmente abaixo de 3,0 meq / g.

[0059] A protuberância Contagem método requer a colocação de 1,000 g ± 0,005 g do polímero em um n oz 8 frasco e adicionando 5 mL ± 0,1 mL de acetona para dentro da garrafa para molhar o polímero, seguido por adição de 95 mL de água desionizada para dentro da garrafa. A garrafa contendo o polímero, acetona e água desionizada é agitada por duas horas para formar uma solução do polímero. A solução de polímero é então vertida sobre uma peneira de aço inoxidável de 150 µm. Quando a maior parte da solução de polímero passa pela peneira, o frasco é enchido com água e depois derramado na peneira para garantir que toda a solução de polímero seja removida do frasco. Água corrente fria é então passada através da peneira para remover qualquer excesso de solução de polímero e, em seguida, a parte traseira da peneira é seca. O número de caroços retidos na peneira é contado. O método é realizado a 25 °C.

[0060] Desejavelmente, o polímero catiônico pode ser preparado usando um monômero etilenicamente insaturado solúvel em água ou uma mistura de monômeros etilenicamente insaturados solúveis em água nos quais pelo menos um dos monômeros é catiônico. Por solúvel em água, queremos dizer que o monômero ou mistura de monômeros teria uma solubilidade em água de pelo menos 5 g do monômero em 100 mL de água a 25 °C. Quando os polímeros são formados a partir de mais de um monômero, os outros monômeros podem ser catiônicos ou não iônicos ou uma mistura. No entanto, é preferido que o polímero catiônico seja formado inteiramente a partir de monômero catiônico ou de uma mistura de monômeros contendo pelo menos um monômero catiônico e pelo menos um monômero não iônico.

[0061] Os monômeros catiônicos adequados incluem (met) acrilatos de dialquil amino alquil, (met) acrilamidas de dialquil amino alquil, incluindo adição de ácido e seus sais de amônio quaternário, cloreto de dialil dimetil amônio. Os monômeros catiônicos preferidos incluem os sais de amônio quaternário de cloreto de metila de acrilato de dimetilamino etil e metacrilato de dimetilamino etil. Monômeros não iônicos adequados incluem monômeros não iônicos etilenicamente insaturados, por exemplo acrilamida, metacrilamida, acrilato de hidroxi etil, N-vinil pirrolidona. Um polímero particularmente preferido inclui o copolímero de acrilamida com os sais de amônio quaternário de cloreto de metila de acrilato de dimetilamino etila.

[0062] Geralmente, os polímeros catiônicos adequados tendem a ter uma massa molar alta, geralmente superior a 500.000 Da e frequentemente pelo menos 1 milhão de Daltons. Tipicamente, os polímeros catiônicos adequados exibem uma viscosidade intrínseca de pelo menos 3 dl / g e de preferência pelo menos 4 dl / g. Em casos frequentes, os polímeros podem exibir viscosidades intrínsecas de pelo menos 5 e freqüentemente de pelo menos 6 dl / g. Em muitos casos, a viscosidade intrínseca pode ser pelo menos 7 ou mesmo pelo menos 8,5 ou 9 dl / g, e frequentemente pelo menos 10 dl / g e mais preferencialmente pelo menos 12 dl / g e particularmente pelo menos 14 ou 15 dl / g. Não existe um peso molecular máximo para este polímero catiônico e, portanto, não existe um valor superior em particular da viscosidade intrínseca. De fato, a viscosidade intrínseca pode até chegar a 30 dl / g ou mais. Em geral, porém, o polímero catiônico geralmente tem uma viscosidade intrínseca de até 25 dl / g, por exemplo, até 20 dl / g.

[0063] A viscosidade intrínseca dos polímeros pode ser determinada através da preparação de uma solução aquosa do polímero (0,5-1% p / p) com base no conteúdo ativo do polímero. Em uma primeira etapa, 2 g desta solução de polímero a 0,5-1% são diluídos para 100 mL em um balão volumétrico com 50 mL de solução de cloreto de sódio 2M que é tamponada a pH 7,0 (usando 1,56 g de di-hidrogenofosfato de sódio e 32 pontos a 6 g de hidrogenofosfato dissódico por litro de água desionizada) e o todo é diluído até a marca de 100 mL com água desionizada. A viscosidade intrínseca dos polímeros é medida usando um viscosímetro de nível suspenso Número 1 a 25 °C em solução salina tamponada 1M. Os valores de viscosidade intrínseca declarados são determinados de acordo com este método, salvo indicação em contrário.

[0064] Outra classe adequada do polímero catiônico incluiria polímeros de vinil carboxamidas. Adequadamente, estes podem ser preparados como homopolímero ou copolímero, por exemplo com acrilamida. Desejavelmente, as carboxamidas de vinil incluem N-vinil formamida e N-vinil acetamidas. Tipicamente, os polímeros de vinil carboxamida seriam hidrolisados para gerar unidades de vinil amina. O grau de hidrólise pode ser, por exemplo, suficiente para gerar de 5 a 90% em mole de unidades de vinil amina, preferencialmente de 5 a 50% em mole, mais preferencialmente de 10 a 40% em mole, particularmente de 10 a 30% em mole, como de 10 a 20% em moles. Os polímeros catiônicos mais preferidos desta categoria podem ter uma catationicidade abaixo de 4 meq / g, por exemplo, de 0,5 a 3 meq / g, preferencialmente de 1,0 a 2,5 meq / g, tal como de 1,0 a 2,0 meq / g. Os polímeros catiônicos desta classe podem ter massas molares de até 3 milhões de Daltons, mas geralmente até 2 milhões de Daltons ou 2,5 milhões de Daltons. Adequadamente, a massa molar pode ser de pelo menos 50.000 Da e adequadamente pode ser de pelo menos 100.000 Da. Frequentemente, a massa molar pode ser tão elevada como

200.000 Da ou até, pelo menos, 500.000 Da, e desejavelmente, pelo menos, 750.000 Da, muitas vezes, pelo menos, 800.000 Da. Normalmente, a massa molar será de pelo menos 900.000 Da ou até pelo menos 1 milhão de Daltons ou, em alguns casos, pelo menos 1,1 milhão de Daltons. A massa molar pode, por exemplo, ser de 1 milhão de Daltons a 2 milhões de Daltons, por exemplo, de 1,1 milhão de Daltons a 1,8 milhão de Daltons.

[0065] Outros polímeros catiônicos adequados que podem ser adicionados como polímero catiônico no sistema de retenção ou adicionalmente ao polímero catiônico do sistema de retenção incluem polímeros de massa molar relativamente mais baixos. Outros polímeros catiônicos típicos incluem polietileniminas, adutos de amina- epicloridrina, homopolímeros de cloreto de dialil-dimetil-amônio e poli-amidas.

[0066] Numa outra forma preferida do processo de fabricação de papel ou cartão, o sistema de retenção compreende (i) uma formulação aquosa preparada a partir da composição da invenção; (ii) um polímero catiônico; e (iii) e micropartículas inorgânicas.

[0067] A micropartícula inorgânica pode, por exemplo, ser qualquer material particulado inorgânico finamente dividido adequado. A micropartícula inorgânica pode por exemplo ser uma argila intumescente ou, alternativamente, pode ser um material à base de sílica. Adequadamente, a micropartícula inorgânica pode ser selecionada a partir do grupo que consiste em partículas à base de sílica, microgéis de sílica, sílica coloidal, sóis de sílica, géis de sílica, polissilicatos, sílica catiônica, aluminossilicatos, poli-aluminossilicatos, borossilicatos, pol borossilicatos, zeólitos, bentonita, biteonita, esmectitas, montmorilonitas, não tronitos, saponita, sauconita, hormônios, atapulgitas e sepiolitas.

[0068] A suspensão celulósica pode tipicamente ser feita a partir de fibras celulósicas adequadas, tais como fibra mecânica, fibra sem madeira, fibra de papel reciclado ou suas misturas. Por fibra mecânica, entendemos que a suspensão celulósica compreende polpa mecânica, indicando qualquer polpa de madeira fabricada total ou parcialmente por um processo mecânico, incluindo madeira moída em pedra (SGW), madeira moída pressurizada (PGW), polpa termomecânica (TMP), polimeromecânica. (CTMP) ou polpa quimitomecânica branqueada (BCTMP). As classes de papel mecânico contêm diferentes quantidades de pasta mecânica, que geralmente é incluída para fornecer as propriedades ópticas e mecânicas desejadas. Em alguns casos, a polpa utilizada na fabricação de papel cheio pode ser formada inteiramente de uma ou mais das polpas mecânicas mencionadas acima. Além das polpas mecânicas, outras polpas são frequentemente incluídas na suspensão celulósica. Tipicamente, as outras pastas podem formar pelo menos 10% em peso do teor total de fibras. Essas outras polpas incluídas na receita de fabricação de papel incluem polpa descascada e polpa de sulfato (geralmente chamada de polpa kraft). Polpa livre de madeira significa uma polpa química em vez de polpa mecânica. Essa madeira isenta de polpa química é normalmente fabricada a partir de polpa de madeira, mas não seria considerada de proteção, uma vez que a maior parte da lignina é removida das fibras celulósicas durante o processamento mecânico.

[0069] A suspensão celulósica também pode conter carga. A carga pode ser qualquer material de carga usado tradicionalmente, por exemplo, uma argila como caulino, ou carga pode ser um carbonato de cálcio que pode ser carbonato de cálcio moído ou, em particular, carbonato de cálcio precipitado, ou pode ser preferido usar dióxido de titânio como carga. material. Exemplos de outros materiais de carga incluem cargas poliméricas sintéticas.

[0070] A suspensão celulósica pode desejavelmente ter uma alta condutividade, por exemplo pelo menos 1500 µS / cm, adequadamente pelo menos 2000 µS / cm, como pelo menos 2500 µS / cm ou pelo menos 3000 µS / cm, ou mesmo pelo menos 3500 µS / cm.

[0071] Além dos outros aditivos mencionados neste documento, a suspensão celulósica também pode conter agentes branqueadores, agentes de branqueamento óptico ou corantes etc.

[0072] Geralmente, a suspensão celulósica pode compreender pelo menos 5% em peso de material de enchimento, com base no peso seco da suspensão celulósica. Tipicamente, a quantidade pode ser de até 40% de carga, preferencialmente de 10% a 40% de carga. Desejavelmente, a folha final de papel ou cartão pode compreender até 40% em peso de carga. Alternativamente, pode ser desejável fornecer um produto de papel ou cartão que seja substancialmente livre de carga. Neste caso, a quantidade de carga não pode ser superior a 8% em peso de material de carga, tipicamente não superior a 5% em peso de carga, por exemplo de 0% a 5% em peso, tipicamente de 0,5 a 5% em peso.

[0073] Normalmente, a suspensão celulósica é primeiramente formada como um estoque de alta consistência, geralmente denominado estoque espesso. Normalmente, a concentração do material espesso seria de pelo menos 3% e geralmente maior que isso. Frequentemente, uma suspensão de material espesso pode ter uma concentração acima de 3% a 6%, por exemplo, de 4% a 5%.

[0074] Tipicamente, nos processos de fabrico de papel da presente invenção a suspensão de pasta espessa seria geralmente ser diluído para formar um estoque de baixa consistência, frequentemente denominado um fornecimento de pasta fina. Adequadamente, o material espesso pode ser diluído com água de diluição, por exemplo água branca drenada que foi reciclada a partir da seção de formação de folhas da máquina de papel. Assim, como é habitual nos processos de fabricação de papel, o material fino seria a suspensão celulósica que flui como uma corrente do estágio de diluição acima mencionado para o fio da máquina, através do qual a suspensão celulósica seria drenada. Desejavelmente, o material fino pode ter uma concentração de 0,01% a 2%, 2,5% ou, em alguns casos, até 3%, com base no peso seco do sólido no peso total do material fino. Frequentemente, a concentração pode variar de 0,05% a 2,5% ou de 0,1% a 2% ou 2,5%, por exemplo, de 0,2% a 2% de 2,5% ou de 0,5% a 2% ou 2,5%, frequentemente de 1% a 2 % ou 2,5%.

[0075] Normalmente, a suspensão celulósica pode ser passada através de um ou mais estágios de cisalhamento e antes de ser escoada para o fio da máquina.

[0076] Por estágios de cisalhamento, entendemos estágios no processo de fabricação de papel em que a suspensão celulósica está sujeita a forças de cisalhamento significativas. Normalmente, isso pode ser pelo menos um dos estágios de bombeamento, limpeza ou peneiramento. Este pode ser, por exemplo, um ou mais ventilador de bombas ou a tela de pressão, por vezes referido como centri-tela.

[0077] O estágio final ou último cisalhamento antes da suspensão celulósica ser alimentada na caixa de cabeça, que pode ser chamada de caixa de fluxo constante, é normalmente a tela de pressão acima mencionada. Na caixa de entrada, a suspensão celulósica normalmente flui para o fio da máquina, que normalmente é uma malha de arame que geralmente se move.

[0078] Em uma outra modalidade preferida da presente invenção, o polímero catiônico (ii) do sistema de retenção é adicionado à suspensão celulósica antes de um estágio de cisalhamento e a formulação aquosa preparada a partir da composição da invenção (i) é adicionada após esse cisalhamento etapa.

[0079] Em uma modalidade ainda mais preferida da presente invenção, o polímero catiônico (ii) do sistema de retenção é adicionado à suspensão celulósica antes de um estágio de cisalhamento e a formulação aquosa preparada a partir da composição inventiva (i) e a micropartícula inorgânica mencionada acima são cada um adicionado após esse estágio de cisalhamento.

[0080] Por adição "após esse estágio de cisalhamento", queremos dizer que a composição inventiva ou a composição inventiva e a micropartícula inorgânica podem ser adicionadas à suspensão celulósica em qualquer lugar após "esse estágio de cisalhamento". Portanto, seria contemplado dentro do escopo da presente invenção que a suspensão celulósica, assim tratada pelo polímero catiônico, possa ser passada através de um ou mais estágios de cisalhamento antes da composição da invenção e, onde adicionada, a micropartícula inorgânica é adicionada. Por exemplo, pode ser desejável que o polímero catiônico seja adicionado antes de um estágio de cisalhamento e, em seguida, entre esse estágio de cisalhamento e o estágio seguinte de cisalhamento, é adicionado um da composição inventiva ou a micropartícula inorgânica e depois de passar a suspensão celulósica pelo próximo cisalhamento adição de estágio do outro da composição inventiva ou da micropartícula inorgânica. Assim, a composição da invenção e a micropartícula inorgânica podem ser adicionadas à suspensão celulósica sequencialmente em qualquer ordem ou, alternativamente, podem ser adicionadas simultaneamente.

[0081] Como discutido acima, adequadamente a composição da presente invenção seria preparada na forma de uma emulsão de água em óleo ou uma microemulsão de água em óleo. Embora seja concebível que essa emulsão de água em óleo ou uma microemulsão de água em óleo possa ser usada diretamente, por exemplo, como parte do sistema de retenção no processo de fabricação de papel ou cartão, é preferível que essa emulsão ou microemulsão seja invertida na água, de modo que a composição inventiva que contém as micropartículas esteja na forma de uma formulação aquosa contendo as micropartículas da invenção.

[0082] Assim, a composição da invenção, por exemplo, como a formulação aquosa, contendo as micropartículas da invenção pode ser empregada no processo de fabricação de papel ou cartão por adição à suspensão celulósica em uma quantidade de pelo menos 20 ppm em peso de micropartículas não inchadas sobre o peso de a suspensão seca, embora de preferência a quantidade seja de pelo menos 50 ppm em peso, particularmente de 100 a 2000 ppm em peso. Doses de 150 a 600 ppm em peso são mais preferidas especialmente de 200 a 400 ppm em peso.

[0083] A micropartícula inorgânica pode ser adicionada a uma dose de pelo menos 100 ppm, com base no peso seco do material inorgânico no peso da suspensão seca. Desejavelmente, a dose da micropartícula inorgânica pode estar na faixa de 500 ou 750 ppm a 10.000 ppm em peso. Verificou-se que são particularmente adequadas doses de 1000 a 2000 ppm, em peso.

[0084] O polímero catiônico do sistema de retenção pode geralmente ser adicionado em uma quantidade de cerca de 20 ppm, em peso seco de polímero catiônico com base no peso seco da suspensão celulósica. De preferência, o polímero catiônico é adicionado numa quantidade de pelo menos 50 ppm em peso, por exemplo de 100 a 2000 ppm em peso. Tipicamente, a dose de polímero catiônico pode ser de 150 ppm a 600 ppm em peso, especialmente de 200 a 400 ppm. Descrição dos Desenhos

[0085] A Figura 1 representa a retenção na primeira passagem (FPR) e a retenção na primeira passagem de cinzas (FPAR) usando 0,02% (com base no conteúdo de polímero ativo) de composições contendo as micropartículas poliméricas orgânicas com quantidades variáveis de ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico (ATBS). Exemplos

[0086] Os exemplos a seguir ilustram a presente invenção. Eles não devem ser interpretados como limitações da presente invenção, exceto conforme estabelecido nas reivindicações anexas. Procedimento para a preparação da microemulsão aniônica:

[0087] A polimerização é feita em duas etapas.

[0088] Para a primeira etapa, a fase oleosa que consiste em Exxsol D100S (333,3 partes), hexaoleato de polioxietileno sorbitol (50,0 partes) e sesquioleato de sorbitano (8,5 partes) é carregada em um reator de vidro (3 aberturas + 2 adaptadores Claisen) equipados com controle de temperatura, agitador mecânico (tipo âncora), condensador, entrada de nitrogênio e septo para dosagem do iniciador.

[0089] A fase aquosa é preparada misturando seqüencialmente ácido acrílico (AA), água desionizada, ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico, sal de sódio ( Na- ATBS), Trilon C (DTPA), metilenobisacrilamida e acrilamida (AMD) em um Balão de 4 gargantas equipado com termômetro, agitador, funil de queda e condensador. A solução de hidróxido de amônio é adicionada lentamente até atingir um pH final de 8,1-8,3, mantendo a temperatura entre 15 e 20 °C. A fase aquosa preparada corresponde a 110% da fase aquosa necessária, pois é necessário um excesso para o sistema de dosagem.

[0090] Para a primeira etapa da polimerização, 379 partes da fase aquosa são carregadas no reator já contendo 391,8 partes da fase oleosa. A microemulsão resultante é desgaseificada borbulhando com nitrogênio por pelo menos 45 min. No final, a temperatura da microemulsão é ajustada para 20 °C. A borbulha com nitrogênio continua durante todo o tempo de polimerização

[0091] A polimerização é iniciada adicionando hidroperóxido de terc- butil (tBHP, solução a 0,05% em água desionizada) e metabissulfito de sódio (SMBS, solução a 0,05% em água desionizada) a uma taxa de alimentação de 20 mL / h até um aumento da temperatura de 1 °C é observado. Em seguida, a taxa de alimentação é reduzida para 3 mL / h e a alimentação continua até a Tmax ser atingida e a temperatura começar a diminuir.

[0092] Para a polimerização do segundo estágio, o reator é resfriado à temperatura ambiente e o restante da fase aquosa (296 partes) é carregado no reator, seguido de desgaseificação com nitrogênio por mais 45 minutos. No final, a temperatura da microemulsão é ajustada para 20 °C. A borbulha com nitrogênio continua durante todo o tempo de polimerização.

[0093] A polimerização é iniciada adicionando hidroperóxido de terc- butil (tBHP, solução a 0,05% em água desionizada) e metabissulfito de sódio (SMBS, solução a 0,05% em água desionizada) a uma taxa de alimentação de 20 mL / h até um aumento da temperatura de 1 °C é observado. Em seguida, a taxa de alimentação é reduzida para 6 mL / h e a alimentação continua até que a Tmax seja atingida. A alimentação do iniciador é continuada ainda a uma taxa de alimentação de 6 mL / h até a temperatura cair para 10 °C abaixo de Tmax. Exemplo 1

[0094] 40 AMD / 59 AA / 1 Na-ATBS, 99 ppm MBA (em peso total de monômero): Produto 1

[0095] A reação é uma polimerização de 40/59/1 (% molar) de acrilamida / sal de amônio ácido acrílico / Na- ATBS em microemulsão inversa.

[0096] A fase aquosa é preparada misturando ácido acrílico (100%, 187,1 partes), água desionizada (126,8 partes), Na-ATBS (50%, 20,6 partes), Trilon C (40%, 1,6 partes), metilenobisacrilamida (1%, 3,2 partes) e acrilamida (50%, 248,4 partes) em um balão de 4 tubulações equipado com termômetro, agitador, funil de queda e condensador. Adiciona-se lentamente solução de hidróxido de amônio (29%, 162,5 partes) até atingir um pH final de 8,1-8,3, mantendo a temperatura entre 15 e 20 °C. A fase aquosa preparada corresponde a 110% da fase aquosa necessária, pois é necessário um excesso para o sistema de dosagem.

[0097] A polimerização é realizada conforme descrito no procedimento para a preparação da microemulsão aniônica. Exemplo 2

[0098] 40 AMD / 57,5 AA / 2,5 Na-ATBS, 96 ppm MBA (em peso total de monômero): Produto 2

[0099] A reação é uma polimerização de 40 / 57,5 / 2,5 (% molar) de acrilamida / sal de amônio ácido acrílico / Na- ATBS em microemulsão inversa.

[0100] A polimerização é feita em duas etapas.

[0101] A fase aquosa é preparada misturando ácido acrílico (100%, 180,8 partes), água desionizada (101,8 partes), Na- ATBS (50%, 50,2 partes), Trilon C (40%, 1,7 partes), metilenobisacrilamida (1%, 3,2 partes) e acrilamida (50%, 248,5 partes) em um balão de 4 tubulações equipado com termômetro, agitador, funil de queda e condensador. Adiciona-se lentamente uma solução de hidróxido de amônio (29%, 156,4 partes) até atingir um pH final de 8,1-8,3, mantendo a temperatura entre 15 e 20 °C. A fase aquosa preparada corresponde a 110% da fase aquosa necessária, pois é necessário um excesso para o sistema de dosagem.

[0102] A polimerização é realizada conforme descrito no procedimento para a preparação da microemulsão aniônica. Exemplo 3

[0103] 40 AMD / 55 AA / 5 Na- ATBS, 91 ppm MBA (em peso total de monômero): Produto 3

[0104] A reação é uma polimerização de 40/55/5 (% molar) de acrilamida / sal de amônio ácido acrílico / Na- ATBS em microemulsão inversa.

[0105] A polimerização é feita em duas etapas.

[0106] A fase aquosa é preparada misturando ácido acrílico (100%, 173,1 partes), água desionizada (62,5 partes), Na- ATBS (50%, 100,1 partes), Trilon C (40%, 1,6 partes), metilenobisacrilamida (1%, 3,2 partes) e acrilamida (50%, 248,5 partes) em um balão de 4 tubulações equipado com termômetro, agitador, funil de queda e condensador. Adiciona-se lentamente uma solução de hidróxido de amônio (29%, 153 partes) até atingir um pH final de 8,1-8,3, mantendo a temperatura entre 15 e 20 °C. A fase aquosa preparada corresponde a 110% da fase aquosa necessária, pois é necessário um excesso para o sistema de dosagem.

[0107] A polimerização é realizada conforme descrito no procedimento para a preparação da microemulsão aniônica. Exemplo 4

[0108] 40 AMD / 50 AA / 10 Na- ATBS, 83 ppm MBA (em peso total de monômero): Produto 4

[0109] A reação é uma polimerização de 40/50/10 (% molar) de acrilamida / sal de amônio ácido acrílico / Na- ATBS em microemulsão inversa.

[0110] A fase aquosa é preparada misturando ácido acrílico (100%, 157,3 partes), Na- ATBS (50%, 200,4 partes), Trilon C (40%, 1,7 partes), metilenobisacrilamida (1%, 3, 2 partes) e acrilamida (50%, 249,0 partes) em um balão de 4 tubulações equipado com termômetro, agitador, funil de queda e condensador. Adiciona-se lentamente solução de hidróxido de amônio (29%, 138,0 partes) até atingir um pH final de 8,1-8,3, mantendo a temperatura entre 15 e 20 °C. A fase aquosa preparada corresponde a 110% da fase aquosa necessária, pois é necessário um excesso para o sistema de dosagem.

[0111] A polimerização é realizada conforme descrito no procedimento para a preparação da microemulsão aniônica. Avaliação em um estoque de fabricação de papel

[0112] As composições preparadas pelos Exemplos 1-4, identificadas como

Produtos 1-4, foram avaliadas em uma simulação de laboratório de um processo de fabricação de papel e comparadas com uma composição de acordo com a EP 484617, que não contém ácido 2-acrilamido-2-metilpropano sulfônico e identificadas como Produto 0. As respectivas composições foram testadas como formulações aquosas em doses de 0,005%, 0,01% e 0,02% com base no conteúdo de micropartículas ativas de cada produto em sólidos secos da suspensão celulósica.

[0113] O estoque de fabricação de papel utilizado na avaliação foi um papel revestido consistindo em madeira kraft branqueada a 70% e madeira macia kraft branqueada em 30%. Tinha uma consistência de estoque de 10,12 g / L, continha carga na quantidade de 3,90 g / L, e proibia uma condutividade de cerca de 4000 µS / cm. Descrição dos outros aditivos de retenção utilizados

[0114] Percol PR 8397 X - pó de poliacrilamida catiônica (teor de sólidos: ca 90%) consistindo em sais de amônio quaternário de cloreto de metila a 10% em moles de acrilato de dimetilaminoetil etil e em 90% em moles de acrilamida com uma viscosidade intrínseca de 13,3 dl / g (solução preparada com polímero ativo a 0,05% com água deionizada antes da dosagem para o fornecimento).

[0115] OC - Hydrocol ® OC - pó de bentonita de sódio (teor de sólidos: ca 90%) (solução preparada a 0,1% de sólidos usando água desionizada antes da dosagem para o fornecimento).

[0116] Os testes de retenção foram realizados utilizando um DFR 05 da empresa BTG (tela de cobre com 60 malhas). São introduzidos 1000 ml de material de revestimento fino no DFR 05 e os polímeros introduzidos após a sequência de dosagem química abaixo.

[0117] Os testes de desidratação foram realizados em um Shopper Riegler modificado, com uma rolha no fundo. Em um copo de plástico de 1500 ml, 1000 ml de material fino são agitados usando uma hélice do tipo marítimo e os produtos químicos são dosados seguindo a sequência de introdução química abaixo. No final da sequência, o material é colocado no Shopper Riegler modificado e o tempo é medido para coletar 700 ml de água branca desidratada na lateral do equipamento.

[0118] Ambos os testes (retenção e desidratação) seriam realizados em temperatura ambiente.

[0119] Sequência de introdução da adição química: - em = 0 segundos, arranque do agitador a 10 00 rpm - em t = 10 segundos, adição do Percol PR 8397 X (ver tabela 1) - em t = 60 segundos, redução da velocidade do agitador a 750 rpm e introdução simultânea da microemulsão (produtos 0 a 4) e da micropartícula de bentonita (consulte a tabela 1) - em t = 65 segundos, 2 0 0 ml de água branca são coletados do DFR 05

[0120] A retenção é avaliada pela medição da concentração total de sólidos encontrada em uma amostra de 1 00 ml de água branca (filtração da água branca feita com um papel de filtro sem cinzas do tipo Whatmann 542).

[0121] A retenção da primeira passagem é então determinada pela seguinte proporção:

[0122] FPR (%) = ([concentração de fornecimento%] - [concentração de água branca]) / [concentração de fornecimento]

[0123] A retenção de cinzas de primeira passagem é determinada queimando os filtros produzidos pela determinação de FPR em um forno a 550 °C por 4 horas, permitindo o cálculo da concentração de cinzas na água branca; o FPAR é então determinado pela seguinte razão:

[0124] FPAR (%) = ([cinzas fornecem concentração%] - [cinzas concentração de água branca]) / [cinzas fornecem concentração]

[0125] Os resultados do trabalho de teste são apresentados na Tabela 1 e na Figura 1. Tabela 1 Teste 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 PR83 9 7X 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,02 0,0 0,0 0,02 0,0 0,0 0,02 0,0 0,02 25 25 25 25 25 25 25 5 25 25 5 25 25 5 25 5 Produto 0 0,0 0,0 0,0 05 1 2 Produto 3 0,0 0,0 0,0 05 1 2 Produto 2 0,00 0,0 0,0 5 1 2

Produto 1 0,00 0,0 0,0 5 1 2 Produto 4 0,00 0,0 0,02 5 1 OC 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Drenagem 87 39 38 40 41 42 39 39 37 39 34 36 36 36 37 36 30 FPR 57, 78, 79, 81, 81, 80, 82, 83, 80,3 80, 83, 77,0 80, 81, 78,6 79, 81,0 7 0 2 3 0 6 1 4 2 5 5 0 8 FPAR 6,8 56, 58, 63, 61, 59, 62, 66, 58,2 58, 66, 53,1 60, 61, 54,7 57, 61,3 5 8 1 8 5 1 7 5 7 3 3 0

Claims (10)

REIVINDICAÇÕES

1. Composição caracterizada pelo fato de compreender micropartículas poliméricas orgânicas aniônicas reticuladas, as referidas micropartículas tendo um diâmetro médio de tamanho de partícula médio z não inferior a 0,75 µm, em que as micropartículas poliméricas orgânicas são formadas a partir de uma mistura de monômeros que compreende (a) um ácido carboxílico etilenicamente insaturado, ou um sal do mesmo; (b) um monômero não iônico não etilenicamente insaturado; e (c) de 1 a 10% em mol de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanossulfônico, ou um sal do mesmo.

2. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a mistura de monômeros compreende um composto multifuncional selecionado dentre qualquer um dos grupos que consiste em N,N' -metilenobisacrilamida, N,N' -metilenobismetacrilamida, dimetacrilato de polietilenoglicol, dimetacrilato de polietilenoglicol, diacrilato de polietilenoglicol, diacrilato de polietilenoglicol, N-vinilacrilamida, acrilato de glicidila, divinilbenzeno, cloreto de tetraalil amônio, acroleína, aldeídos, glioxal, compostos de diepóxi, epicloridrina e suas misturas.

3. Composição, de acordo a reivindicação 1, caracterizada pelo fato pelo fato de que o ácido carboxílico etilenicamente insaturado (a) é selecionado dentre qualquer um dos grupos que consiste em ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido etacrílico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido itacônico, ácido crotônico, suas misturas e sais.

4. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a mistura de monômeros compreende, (a) de 45 a 65% em mole de ácido acrílico, ou seus sais; (b) de 30 a 50% em moles de acrilamida; e (c) de 1 a 10% em mol de ácido 2-acrilamido-2-metilpropanossulfônico, ou um sal do mesmo.

5. Método para produzir papel ou cartão no qual uma suspensão celulósica é fornecida e drenada em uma tela para formar uma folha que é seca, o método caracterizado pelo fato de que emprega um sistema de retenção que é aplicado à suspensão celulósica, em que o sistema de retenção compreende uma formulação aquosa preparada a partir da composição conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 4.

6. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o sistema de retenção compreende (i) a formulação aquosa e (ii) um polímero catiônico.

7. Método, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o sistema de retenção compreende (i) a formulação aquosa; (ii) um polímero catiônico; e (iii) uma micropartícula inorgânica.

8. Método, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o polímero catiônico (ii) é adicionado à suspensão celulósica antes de uma etapa de cisalhamento e a formulação aquosa (i) é adicionada após esta etapa de cisalhamento.

9. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o polímero catiônico (ii) é adicionado à suspensão celulósica antes de uma etapa de cisalhamento e a formulação aquosa (i) e as micropartículas inorgânicas são adicionadas após esta etapa de cisalhamento.

10. Uso da composição conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de ser como auxiliar de retenção em um processo de produção de papel ou cartão.

Variação de FPR & FPAR vs várias quantidades de ATBS como co-monômero na composição de micropartícula Condutividade 4000 µS/cm FIGURA 1

Petição 870200055565, de 05/05/2020, pág. 35/35 1/1

Retenção na primeira passagem & Retenção de cinza na primeira passagem (%) % mol ATBS Poli (FPR) Poli (FPAR)