BR112020005307A2 - processos para o ajuste in-situ de concentrações de íons durante a fabricação de materiais de tramas - Google Patents
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Abstract
A presente invenção refere-se a um processo para fabricação de um material de tramas. O processo compreende de modo geral as etapas de prover uma máquina de fabricação de papel com dispositivos de medição de uma espécie de cátion ionizável inorgânico monovalente (MIlCS) e uma espécie de cátion ionizável inorgânico divalente (DIlCS), com a medição das concentrações molares de MIlCS e de DIlCS no material de tramas com os dispositivos de medição de MIlCS e de DIlCS e o cálculo da razão molar entre a concentração molar medida de MIlCS e a concentração molar medida de DIlCS, e em seguida a determinação se a razão molar calculada é menor ou igual a 10. Se a razão molar for maior do que 10, adição de uma quantidade de DIlCS à máquina de fabricação de papel e fabricação do material de tramas com a máquina de fabricação de papel com a quantidade adicionada de DIlCS.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "PRO- CESSOS PARA O AJUSTE IN-SITU DE CONCENTRAÇÕES DE ÍONS DURANTE A FABRICAÇÃO DE MATERIAIS DE TRAMAS".
[001] A presente invenção refere-se à produção de estruturas de tramas de guardanapos e de papel-toalha que incorporam o uso de um secador Yankee. Esses processos referem-se a características iônicas específicas presentes nos materiais fibrosos usados para fazer essas estruturas de tramas e ao ajuste da razão molar de determinados íons presentes nos materiais fibrosos que tornam o adesivo de encrespa- mento Yankee mais estável e controlável. Esta estabilização é obtida pela medição da razão molar dos íons monovalentes e divalentes du- rante o processo de fabricação de papel e pelo ajuste dessas razões molares em vários locais durante os processos de fabricação da polpa e do papel para produzir um material de tramas melhorado.
[002] Os materiais de tramas que possuem maciez, capacidade de absorção e resistência (provisória e permanente) melhoradas, tais como os produtos de guardanapo e papel-toalha, são desejados pelos consumidores. Para essa finalidade, há um trabalho contínuo e a ten- tativa de encontrar novas maneiras de produzir esses materiais de tramas para melhor atender aos desejos dos consumidores. Os termos "material(is) de tramas", "trama(s) fibrosas" e "estrutura(s) fibrosas" devem ser utilizados de modo correspondente por todo este documen- to a fim de indicar as estruturas que resultam, ou são úteis, para pro- dutos de guardanapo e/ou papel-toalha.
[003] A "maciez" é uma sensação tátil que é o resultado da per- cepção do usuário baseada em como o material de tramas cobre a sua mão, da maneira como a superfície do material de tramas é sentida em seus dedos e/ou como o implemento é sentido quando ele é do- Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 74/172 68/133 brado ou amassado em sua mão. Essa sensação tátil é o resultado de uma combinação de várias propriedades físicas da folha de papel, in- cluindo o volume, a resistência e a capacidade de estiramento do pa- pel.
[004] O "encrespamento" é um processo que encurta mecanica- mente uma estrutura fibrosa nas direções da máquina e/ou transversal à máquina a fim de realçar a maciez, o volume e a capacidade de esti- ramento do material de tramas final. O encurtamento refere-se à redu- ção no comprimento de uma trama fibrosa seca (que tem uma consis- tência de pelo menos cerca de 90% e/ou pelo menos cerca de 95%) que ocorre quando energia é aplicada à trama fibrosa seca de tal ma- neira que o comprimento de trama fibrosa é reduzido e as fibras na trama fibrosa são rearranjadas com um rompimento concomitante das ligações fibra-fibra.
[005] Um substrato de tramas encrespado pode ser formado com uma lâmina flexível (uma "lâmina de encrespamento") colocada contra um tambor de secagem aquecido, tal como um secador Yankee (tam- bém aqui chamado "sistema de secagem com tambor Yankee"). Uma estrutura fibrosa parcialmente seca adere à superfície de um secador Yankee e então gira com a superfície do secador Yankee até que o contato com a lâmina de encrespamento remova a mesma da superfí- cie do secador Yankee. O grau até o qual a estrutura fibrosa adere à superfície do secador Yankee antes do encrespamento pode ser con- siderado um fator-chave para determinar o grau de maciez, de volume e de capacidade de estiramento exibido pela estrutura fibrosa após a encrespamento.
[006] Deve ser compreendido que as condições de operação da máquina de papel (também indicada como máquina de fabricação de papel no presente documento) e as operações de unidade específicas de uma máquina de papel podem ter um grande impacto na aparência Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 75/172 69/133 e no desempenho do adesivo de encrespamento Yankee. Além disso, a interface entre a superfície do secador Yankee e o material de tra- mas é uma película fina que compreende uma aglomeração de mate- riais resultante de ambos os materiais adicionados diretamente ao processo através do adesivo de encrespamento do secador Yankee, mas também dos materiais que são carregados no secador Yankee através do material de tramas, das fibras contidas no material de tra- mas e do sistema de operação e do equipamento específicos usados na produção desses materiais de tramas. O adesivo de encrespamen- to Yankee, portanto, é tanto construído quanto influenciado pelas pol- pas usadas para formar a estrutura, contaminantes inorgânicos e pro- dutos químicos vendidos para gerenciar e controlar esses materiais.
[007] Uma vez que o processo de encrespamento tem um impac- to na maciez, no volume e na capacidade de estiramento do produto final resultante pretendido para o material de tramas, o processo de encrespamento é considerado uma etapa-chave de transformação usada geralmente na fabricação de graus de papel para guardanapos, lenços faciais e papel-toalha. Sem desejar ficar limitado pela teoria, acredita-se que o encrespamento cria micro e macro dobras no mate- rial de tramas que podem aumentar o volume, a maciez e a capacida- de de absorção do material de tramas.
[008] Para facilitar uma boa qualidade do encrespamento, muitos fabricantes de papel adicionam uma formulação de adesivo de en- crespamento ao secador Yankee antes do contato com a estrutura fi- brosa parcialmente seca a fim de permitir uma boa aderência. A formu- lação de adesivo de encrespamento pode compreender um ou mais componentes adesivos, tais como polímeros adesivos solúveis em água, um ou mais componentes de agente desprendedor e/ou outros aditivos desejados que podem propiciar o contato desejado entre a estrutura fibrosa parcialmente seca/secador Yankee e conferir as pro- Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 76/172 70/133 priedades desejadas ao material de tramas resultante. A mistura quí- mica aplicada à superfície do secador Yankee antes da aderência da estrutura fibrosa parcialmente seca normalmente é indicada como um "adesivo de encrespamento".
[009] O nível de aderência da estrutura fibrosa parcialmente seca à superfície do secador Yankee também é importante, pois influencia a competência e a capacidade de uma estrutura fibrosa parcialmente seca de secar durante o seu curto tempo de contato com o secador Yankee. Níveis de aderência mais altos permitem uma melhor transfe- rência de calor, mas também podem afetar a competência da estrutura fibrosa parcialmente seca de ser liberada da superfície do secador Yankee, e, portanto, encrespada. Uma maior capacidade de secagem é desejada, pois melhorar a capacidade de secagem pode permitir que a máquina opere a velocidades mais altas.
[0010] Historicamente, antes do desenvolvimento do adesivo de encrespamento, a aderência da estrutura fibrosa parcialmente seca à superfície do secador Yankee era feita através da presença da hemi- celulose de ocorrência natural, presente nas fibras das polpas indivi- duais. A formação de depósitos de hemicelulose observada na super- fície do secador Yankee pode variar e, às vezes, a pegajosidade da hemicelulose muda para fazer com que esses depósitos contenham os fragmentos de fibra escolhidos da estrutura fibrosa, resultando uma película pesada, com furos na folha, rupturas na folha e uma qualidade de encrespamento ruim.
[0011] Outro problema associado com o uso do adesivo de en- crespamento é o acúmulo excessivo do adesivo de encrespamento na superfície do secador Yankee. Embora uma certa quantidade de acú- mulo de adesivo de encrespamento no secador Yankee seja essencial para proteger o envoltório do secador, o acúmulo excessivo pode pro- duzir riscos, que impactam o perfil de aderência na largura da superfí- Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 77/172 71/133 cie do secador Yankee. Este acúmulo pode resultar em protuberâncias na folha, enrugamentos, pontos úmidos e rupturas de folha no material de tramas final. Uma segunda lâmina, conhecida como lâmina de lim- peza, pode raspar a superfície do secador Yankee a fim de remover o excesso do adesivo de encrespamento e qualquer outro resíduo dei- xado na superfície do secador Yankee. Isto requer etapas de processo extras para mudar a encrespamento e as lâminas de limpeza frequen- temente a fim de impedir o acúmulo excessivo da cobertura de adesivo e garantir uma boa qualidade do encrespamento.
[0012] Um elemento versado no estado da técnica pode usar resi- nas de poliamidoamina-epicloridrina (resinas PAE) como adesivos de encrespamento. As resinas PAE podem incorporar o ácido hipofosfo- roso e seus sais como antioxidante e/ou estabilizante nas formulações poliméricas, poliamidas e resinas de alquida. Os polímeros estabiliza- dos pelo ácido hipofosforoso e seus sais são todos materiais insolú- veis em água.
[0013] Embora as escolhas do adesivo de encrespamento Yankee sejam adaptadas para criar um adesivo de encrespamento Yankee mais confiável a fim de resolver as questões de qualidade do encres- pamento, uma melhoria da confiabilidade do encrespamento da folha de papel continua a ser uma área de foco de importância crescente.
[0014] Além disso, a redução do consumo de água nas operações de polpa e de fabricação de papel constitui um objetivo global que tem sido um foco de longa duração por razões de redução de custo. No entanto, a redução do consumo de água também é crítica para atingir novos objetivos de sustentabilidade/ambientais. Os versados na técni- ca reconhecem que a redução do consumo de água envolve o fecha- mento ampliado do circuito da água na fabricação de papel. O fecha- mento do circuito da água do processo de fabricação de papel geral- mente resulta no acúmulo de elementos que não fazem parte do pro- Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 78/172 72/133 cesso, em que a maioria dos quais é de natureza catiônica e aniônica. O acúmulo de finos também pode ocorrer, mas estes são de natureza aniônica. O acúmulo de compostos catiônicos leva à formação de um papel ruim e afeta adversamente toda a produção e a operacionalida- de da máquina de papel devido às rupturas da folha, e as suas perdas de produção resultantes excedem o ponto isoelétrico.
[0015] O fechamento do sistema de água da fabricação de papel pode resultar em mais sólidos suspensos, mais sólidos dissolvidos, uma temperatura aumentada e oxigênio dissolvido reduzido. Isto pode levar a uma maior corrosão, uma maior deposição, uma maior ativida- de microbiológica, uma redução na eficiência do aditivo e uma redução na qualidade do produto final.
[0016] Os versados na técnica irão reconhecer que as operações de fabricação de papel requerem um ambiente estável e ligeiramente aniônico para permitir uma ligação fibra-a-fibra apropriada e a forma- ção da folha do material de tramas. As fibras de polpa de madeira usadas para formar os materiais de tramas aqui descritos geralmente são de natureza aniônica devido a certos grupos funcionais residuais, a saber, de ácido carboxílico e hidroxila fenólica carregados com he- micelulose não extraída e os fragmentos de lignina. Os ácidos carboxí- licos são fracamente dissociados e a porção carboxilato (-COO-) pre- sente nas fibras da polpa de madeira age como um sítio aniônico para a troca de cátions na proporção de um mole do grupo funcional na polpa. À medida que o pH aumenta, os grupos ácido carboxílico na polpa de madeira se dissociam até que a quantidade de álcali adicio- nada seja a mesma que a quantidade de grupos carregados existen- tes. O carboxilato age como um trocador de cátions de ácido fraco que não é altamente dissociado e não irá trocar de imediato os íons H+ como fazem os adesivos de encrespamento fortes (resinas). Em ou- tras palavras, as fibras da polpa de madeira exibem um caráter de re- Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 79/172 73/133 sina de ácido fraco (WAR).
[0017] Os trocadores da WAR requerem a presença de alguma espécie alcalina para reagir com os íons de hidrogênio ligados mais firmemente do adesivo de encrespamento, tal como na reação:
[0018]
[0019] Os versados na técnica irão reconhecer que é comum em uma operação de fabricação do papel de guardanapos/papel-toalha a adição de agentes alcalinos no despolpador ou no complexo de água branca para o controle do pH, uma melhor desagregação dos fardos de polpa e melhor intumescimento da fibra. Os versados na técnica também irão reconhecer que é comum nas operações de fabricação do papel de guardanapos e de papel-toalha a adição de agentes áci- dos ao despolpador ou ao complexo de água branca para o controle do pH. A escolha, pelo fabricante de papel, da adição de agentes áci- dos ou alcalinos depende dos aditivos de resistência da fabricação de papel, da fonte de suprimento de água e da qualidade e/ou outras considerações a respeito da fabricação de papel ou do produto. O pro- cesso de troca é uma reação de neutralização com o HCO3- alcalino que neutraliza o H+ da resina. A WAR, tal como a polpa de madeira ou a celulose, vai dividir os sais alcalinos (NaHCO3), mas não os sais não-alcalinos (NaCl ou Na2SO4). As resinas de troca de íons do cátion de ácido fraco são usadas para remover os cátions associados com a alta alcalinidade, tal como os contraíons de CO3-2, OH- e HCO3-, e bai- xa no CO2 dissolvido e no sódio.
[0020] Ao formar a polpa de madeira para uma operação de fabri- cação de papel, durante as operações de unidade de digestão e alve- jamento, os sítios aniônicos são compensados eletricamente por um contraíon que é de natureza catiônica. Isso pode incluir normalmente o sódio, o cálcio e/ou o magnésio, entre outros, em menores quantida- des. As polpas diferentes podem ter uma quantidade maior ou menor Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 80/172 74/133 de sítios aniônicos presentes que são parciais ou inteiramente neutra- lizados mesmo na presença de contraíons adicionais, que não são li- gados à polpa, mas estão presentes como cinza residual. A quantida- de de íons de ligação disponíveis pode depender da matéria-prima de madeira, das condições operacionais da formação de polpa, do alve- jamento e da lavagem.
[0021] Os versados na técnica reconhecem que a moagem da polpa (isto é, o refino) pode aumentar os grupos de carga de superfície acessíveis, permitindo um acesso mais fácil a tais grupos nas fibras. Os versados no estado da técnica irão reconhecer de imediato que a moagem da polpa e outras técnicas de manipulação da polpa (isto é, refino) podem aumentar os grupos de carga de superfície acessíveis, permitindo um acesso mais fácil a tais grupos nas fibras, quando a carga isoelétrica total muda com a moagem ou o refino. A quantidade de íons de metal na polpa é, no entanto, da mesma ordem que a quan- tidade de grupos ácidos.
[0022] Os processos usados para a fabricação de determinadas fibras de polpa podem resultar em polpas comercializáveis sem os íons divalentes geralmente observados nas fibras de polpa do passa- do. Quando essas polpas são secas, elas mostram uma redução signi- ficativa da cinza em relação a seus pares. Além disso, essas polpas também mostram uma razão molar muito mais alta dos íons monova- lentes ligados aos grupos de carboxila se comparados aos íons diva- lentes. Isto é problemático, uma vez que os moinhos de polpa locais incorporam sistemas de água fechados e/ou ficam situados ou são realocados em partes do mundo em que a água mole é usada no pro- cesso de fabricação da polpa.
[0023] Também foi observado que as polpas fibrosas que têm uma porcentagem mais alta de íons monovalentes unidos à superfície po- dem resultar em problemas de operacionalidade significativos nos pro- Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 81/172 75/133 cessos de fabricação de guardanapos e de papel-toalha devido às questões de aderência do secador Yankee/adesivo de encrespamento. Também se acredita que essas fibras têm uma eficiência química mais baixa do que as fibras de polpa competitivas.
[0024] Além disso, embora sem ficar limitado a qualquer teoria em particular, acredita-se que o "efeito Dreshfield" pode ser ligado ao mo- tivo pelo qual os moinhos de polpa com um grau mais alto de sistemas de água fechados e/ou operações de fabricação de papel com os sis- temas de água substancialmente fechados apresentam questões rela- tivas ao adesivo de encrespamento Yankee. Por exemplo, o processo de secagem Yankee em máquinas de guardanapos e de papel-toalha acontece muito rapidamente (em segundos) com uma secagem inicial em torno de 30 a 60% e finalizando com uma secagem superior a 90%. Durante este processo de secagem, os íons presentes na estru- tura fibrosa parcialmente seca (isto é, o material de tramas) migram através do efeito Dreshfield. Sem ficar limitado à teoria, o efeito Dreshfield prevê que a água migra do núcleo de uma estrutura fibrosa parcialmente seca para a parte exterior da estrutura fibrosa parcial- mente seca que carrega materiais solúveis e coloidais. Esses materi- ais solúveis e coloidais então se concentram nas camadas exteriores da estrutura fibrosa parcialmente seca. À medida que um dos lados da estrutura fibrosa parcialmente seca adere à superfície do secador Yankee, os materiais solúveis e coloidais dispostos na superfície ade- rida da estrutura fibrosa parcialmente seca podem reagir rapidamente com o adesivo de encrespamento disposto na superfície do secador Yankee. Acredita-se que tipos de íon específicos presentes nos mate- riais solúveis e coloidais dispostos na superfície da estrutura fibrosa parcialmente seca reagem nocivamente com o adesivo de encrespa- mento Yankee. Isto resulta em um material de tramas que tem defeitos no mesmo e que é removido (isto é, "encrespado") da superfície do Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 82/172 76/133 secador Yankee. Surpreendentemente, foi descoberto que, quando há tipos de íon corretos presentes dentro da estrutura fibrosa parcialmen- te seca, há uma clara diminuição dessas interações ineficazes e o re- sultado provável é um material de tramas de melhor qualidade que é encrespado da superfície do secador Yankee.
[0025] Desse modo, seria uma grande vantagem se os sistemas de fabricação de guardanapos e de papel-toalha apresentassem um método que lida com o impacto de natureza iônica em mudança da folha de fibra de entrada (isto é, o material de tramas) no adesivo de encrespamento Yankee. Também seria uma grande vantagem apre- sentar um processo que diminui esse impacto através de um processo de troca de íons por meio do qual os íons inorgânicos específicos em razões molares específicas definidas pudessem ser usados para dimi- nuir as questões de encrespamento Yankee nocivas observadas e desse modo criar um sistema mais robusto através da troca de íons do material de tramas. Também seria vantajoso apresentar um método de produção dos produtos de papel de guardanapo e de papel-toalha en- crespados que exibe uma capacidade de processo melhorada, uma maior confiabilidade do secador Yankee, uma maior eficiência de se- cagem e uma melhor qualidade do encrespamento do produto guarda- napo/papel-toalha. Além disso, seria uma vantagem apresentar um processo de fabricação de papel que pudesse diminuir as desvanta- gens do processo que podem resultar de mudanças na fonte da polpa e/ou nos fornecedores da polpa porque a matéria-prima da polpa for- necida usada para produzir esses produtos de guardanapo e papel- toalha têm níveis diferentes de sais catiônicos ou de íons de metal mono/divalentes devido ao uso de sistemas de água de ciclo fechado ou fontes da polpa que são naturalmente deficientes em termos de du- reza e/ou cátions divalentes.
SUMÁRIO DA INVENÇÃO Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 83/172 77/133
[0026] A presente descrição apresenta um processo de fabricação de um material de tramas. O processo compreende as etapas de: a) provisão de uma máquina de fabricação de papel; b) provisão de uma máquina de fabricação de papel com um dispositivo de medição de uma espécie de cátion ionizável inorgânico monovalente (MIlCS); c) provisão de uma máquina de fabricação de papel com um dispositivo de medição de uma espécie de cátion ionizável inorgânico divalente (DIlCS); d) fabricação do material de tramas com a máquina de fabri- cação de papel; e) medição da concentração molar de MIlCS no mate- rial de tramas com o dispositivo de medição de MIlCS; f) medição da concentração molar de DIlCS no material de tramas com o dispositivo de medição de DIlCS; g) cálculo da razão molar da concentração mo- lar medida de MIlCS em relação à concentração molar medida de DIlCS; h) determinação se a razão molar calculada na etapa g) é me- nor ou igual a 10; i) se a razão molar for maior do que 10, adição de uma quantidade de DIlCS à máquina de fabricação de papel; e, j) fa- bricação do material de tramas com a máquina de fabricação de papel com a quantidade adicionada de DIlCS.
[0027] A presente descrição também apresenta um processo de fabricação de um material de tramas. O processo compreende as eta- pas de: a) provisão de uma máquina de fabricação de papel; b) provi- são de um sistema de secagem de tambor Yankee; c) provisão do sis- tema de secagem de tambor Yankee com um adesivo de encrespa- mento; d) aplicação de uma porção do adesivo de encrespamento à superfície do sistema de secagem de tambor Yankee; e) provisão de uma máquina de fabricação de papel com um dispositivo de medição de uma espécie de cátion ionizável inorgânico monovalente (MIlCS); f) provisão de uma máquina de fabricação de papel com um dispositivo de medição de uma espécie de cátion ionizável inorgânico divalente (DIlCS); g) fabricação do material de tramas com a máquina de fabri- Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 84/172 78/133 cação de papel; h) direcionamento do material de tramas para a super- fície do sistema de secagem de tambor Yankee; i) medição da concen- tração molar de MIlCS no material de tramas com o dispositivo de me- dição de MIlCS; j) medição da concentração molar de DIlCS no mate- rial de tramas com o dispositivo de medição de DIlCS; k) cálculo da razão molar da concentração molar medida de MIlCS em relação à concentração molar medida de DIlCS; l) determinação se a razão mo- lar calculada na etapa k) é menor ou igual a 10; m) se a razão molar for maior do que 10, adição de uma quantidade de DIlCS ao material de tramas; n) aderência do material de tramas à superfície do sistema de secagem de tambor Yankee; e, O) fabricação do material de tramas com a máquina de fabricação de papel com a quantidade adicionada de DIlCS.
[0028] A presente descrição também apresenta um processo de fabricação de um material de tramas. O processo compreende as eta- pas de: a) provisão de uma máquina de fabricação de papel que tem um sistema de água da máquina de fabricação de papel; b) provisão do dito sistema de água da máquina de fabricação de papel com um dispositivo de medição de uma espécie de cátion ionizável inorgânico monovalente (MIlCS); c) provisão do dito sistema de água da máquina de fabricação de papel com um dispositivo de medição de uma espé- cie de cátion ionizável inorgânico divalente (DIlCS); d) fabricação do dito material de tramas com a dita máquina de fabricação de papel; e) medição da concentração molar da dita MIlCS no dito sistema de água da máquina de fabricação de papel com o dito dispositivo de medição de MIlCS; f) medição da concentração molar da dita DIlCS no dito sis- tema de água da máquina de fabricação de papel com o dito dispositi- vo de medição de DIlCS; g) cálculo da razão molar da dita concentra- ção molar medida da dita MIlCS em relação à dita concentração molar medida da dita DIlCS; h) determinação se a dita razão molar calculada Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 85/172 79/133 na dita etapa g) é menor ou igual a 50; i) se a dita razão molar for mai- or do que 50, adição de uma quantidade de DIlCS ao dito sistema de água da máquina de fabricação de papel; e, j) a fabricação do dito ma- terial de tramas com a dita máquina de fabricação de papel com a dita quantidade adicionada de DIlCS.
[0029] A Figura 1 é uma vista de topo lateral de um sistema de fa- bricação de papel exemplificador apropriado para uso com a presente descrição.
[0030] A Figura 2 é uma vista de topo lateral do sistema de seca- gem de tambor Yankee exemplificador e do processo de encrespa- mento apropriado para uso com a presente descrição.
[0031] A presente descrição é aplicável aos papéis de guardana- pos e de papel-toalha encrespados em geral e inclui, mas sem ficar a eles limitada, os papéis de guardanapos e de papel-toalha encrespa- dos comprimidos a úmido convencionais, os papéis de guardanapos e de papel-toalha encrespados de padrão adensado de grande volume e os papéis de guardanapos e de papel-toalha encrespados não com- pactados de grande volume.
[0032] A presente descrição apresenta um método que prevê quando um processo particular de polpa e/ou de fabricação de polpa pode impactar negativamente o adesivo do secador Yankee de um sis- tema de fabricação de guardanapos e de papel-toalha. A presente descrição também apresenta um método para controlar de maneira proativa o revestimento do adesivo do secador Yankee e o impacto dos íons inorgânicos presentes no material de tramas aderido ao mesmo, ao gerenciar, adicionar e/ou controlar de maneira proativa os sais catiônicos presentes na polpa fibrosa no local de fabricação da polpa, na parte úmida da operação de fabricação de papel, ou em Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 86/172 80/133 qualquer parte do processo de fabricação de guardanapos e/ou da pa- pel-toalha (até a lança de aspersão do adesivo de encrespamento Yankee e incluindo a mesma) a fim de facilitar a troca de íons em uma razão molar favorável da espécie de cátion ionizável inorgânico mono- valente em relação à espécie de cátion ionizável inorgânico divalente que seja menor ou igual a 10. Este processo e mecanismo de troca de íons também pode ser eficaz para uso com os adesivos de encrespa- mento à base de PAE e outras químicas de adesivos de encrespamen- to Yankee, incluindo os álcoois polivinílicos, os acetatos de polivinila, as poliacrilamidas e as polietileno iminas.
[0033] A presente descrição também apresenta um processo de fabricação de um material de tramas de guardanapos e/ou de papel- toalha em uma máquina de fabricação de papel que tem um sistema de misturação do ingrediente úmido da caixa principal e um sistema de secagem de tambor Yankee, em que o sistema de secagem de tambor Yankee é provido com um adesivo de encrespamento. Uma espécie de cátion ionizável inorgânico divalente pode ser adicionada ao pro- cesso de fabricação da polpa ou de fabricação do papel para manter uma razão molar da espécie de cátion ionizável inorgânico monovalen- te em relação à espécie de cátion ionizável inorgânico divalente na fa- se sólida da estrutura de entrada no secador Yankee que seja menor ou igual a 10. Acredita-se que esse processo e esse mecanismo de troca de íons sejam igualmente eficazes nos adesivos à base de PAE e outras químicas de adesivos de encrespamento Yankee, incluindo álcoois polivinílicos, poliaminas, acetatos de polivinila, poliacrilamidas e polietileno iminas.
[0034] Com a adição de uma espécie de cátion ionizável inorgâni- co divalente em qualquer parte dos processos de fabricação de polpa ou de fabricação de papel que permite a troca de íons quando a razão molar entre os íons monovalentes e os íons divalentes seja maior do Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 87/172 81/133 que 10, surpreendentemente foi descoberto que a aparência e o de- sempenho do adesivo de encrespamento Yankee melhoraram de ma- neira significativa a partir de um estado não tratado. A melhoria no de- sempenho do adesivo de encrespamento Yankee pode ser medida por uma melhor aparência e aderência do adesivo de encrespamento Yankee, pela vida útil maior da lâmina de encrespamento, pela melhor qualidade do encrespamento, por uma maior confiabilidade da máqui- na de papel e por melhores atributos do produto de papel.
[0035] Também foi descoberto de modo surpreendentemente que a razão molar entre os íons monovalentes e os íons divalentes pode ser medida no ciclo de água branca da fabricação de papel, no(s) des- polpador(es), nos tanques de fabricação de papel ou em outros pro- cessos de fabricação de papel aquosos e fluxos de massa e ser usada como uma ferramenta de previsão de desempenho do adesivo de en- crespamento Yankee e/ou para o controle da adição do íon divalente dissolvido a fim de manter a razão molar entre a espécie de cátion io- nizável inorgânico monovalente e a espécie de cátion ionizável inorgâ- nico divalente menor ou igual a 50 no ciclo de água branca, e a razão molar entre a espécie de cátion ionizável inorgânico monovalente e a espécie de cátion ionizável inorgânico divalente menor ou igual a 10 no despolpador da máquina de papel, nos tanques de fabricação de papel ou em outros processos de fabricação de papel aquosos e fluxos de massa. Esses íons podem ser ionizáveis em uma solução aquosa e, portanto, ser combinados com os contraíons que são facilmente dis- sociados em água.
[0036] Os materiais de tramas para uso como produtos de guar- danapos e/ou de papel-toalha feitos com as técnicas aqui descritas podem ser feitos por qualquer processo apropriado conhecido no es- tado da técnica. Tais processos podem incorporar um secador cilíndri- Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 88/172 82/133 co, tal como um secador Yankee.
[0037] A Figura 1 é uma representação simplificada, esquemática, de um processo exemplificador de fabricação de material de tramas contínuo e de uma máquina (isto é, uma "máquina de fabricação de papel") que incorporam um secador Yankee. O processo e o equipa- mento associado 50 para produção de uma estrutura fibrosa geralmen- te podem compreender a provisão de uma dispersão aquosa de fibras (uma composição de pasta fibrosa formada de uma polpa para fabri- cação de papel) em um caixa principal 52 que pode ter qualquer proje- to conveniente. Da caixa principal 52, a dispersão aquosa das fibras segue para um primeiro membro poroso 54 (um fio Fourdrinier) para produzir uma trama fibrosa inicial 56.
[0038] O primeiro membro poroso 54 pode ser suportado por um rolo cabeceira 58 e uma pluralidade de rolos de retorno 60 dos quais somente dois são mostrados. O primeiro membro poroso 54 pode ser impelido na direção indicada pela seta direcional 62 por um dispositivo propulsor (não mostrado). As unidades auxiliares opcionais e/ou os dispositivos geralmente associados com as máquinas de produção da estrutura fibrosa e com o primeiro membro poroso 54 podem incluir mesas de formação, hidrofólios, caixas de vácuo, rolos de tensão, ro- los de suporte, chuveiros de lavagem com mangueiras e outros do gê- nero.
[0039] Depois que a dispersão aquosa das fibras é depositada no primeiro membro poroso 54, uma trama fibrosa inicial 56 é formada pela remoção de uma parte do meio de dispersão aquosa através de técnicas bem conhecidas pelos versados na técnica. Caixas de vácuo, mesas de formação, hidrofólios e outros do gênero são úteis para efe- tuar a remoção da água. A trama fibrosa inicial 56 pode passar pelo primeiro membro poroso 54 sobre o rolo de retorno 60 e colocada em contato com um membro de moldagem, tal como um membro de de- Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 89/172 83/133 flexão 64, que também pode ser indicado como um segundo membro poroso. Enquanto está em contato com o membro de deflexão 64, a trama fibrosa inicial (isto é, o material de tramas) 56 também pode ser defletida, rearranjada e/ou desidratada.
[0040] O membro de deflexão 64 pode estar na forma de uma cor- reia sem fim. Nesta representação simplificada, o membro de deflexão 64 passa em torno e sobre os rolos de retorno do membro de deflexão 66 e o rolo de compressão de impressão 68 e pode seguir na direção indicada pela seta direcional 70. Associados com o membro de defle- xão 64, mas não mostrados, pode haver vários rolos de suporte, ou- tros rolos de retorno, dispositivos de limpeza, dispositivos propulsores e outros do gênero conhecidos pelos versados na técnica que geral- mente podem ser usados nas máquinas de produção da estrutura fi- brosa.
[0041] Independentemente da forma física assumida pelo membro de deflexão 64, se for uma correia sem fim, tal como discutido, ou de alguma outra modalidade, tal como uma placa estacionária para uso na confecção de folhas para as mãos ou um tambor giratório para uso com outros tipos de processos contínuos, ele deve ter determinadas características físicas. Por exemplo, o membro de deflexão pode ter uma variedade de configurações tais como correias, tambors, placas planas e outros do gênero.
[0042] Em primeiro lugar, o membro de deflexão 64 pode ser po- roso. Isso quer dizer que ele pode possuir passagens que conectam sua primeira superfície 72 (ou "superfície superior" ou "superfície de trabalho"; isto é, a superfície com a qual a trama fibrosa inicial é asso- ciada, às vezes indicada como a "superfície de contato com a trama fibrosa inicial") com sua segunda superfície 74 (ou "superfície inferior"; isto é, a superfície com a qual os rolos de retorno do membro de defle- xão são associados). Em outras palavras, o membro de deflexão 64 Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 90/172 84/133 pode ser construído de tal maneira que quando a água é removida da trama fibrosa inicial 56, como pela aplicação de pressão de fluido dife- rencial, tal como por uma caixa de vácuo 76, e quando a água é remo- vida de trama fibrosa inicial 56 na direção do membro de deflexão 64, a água pode ser descarregada do sistema sem ter de entrar em conta- to outra vez com a trama fibrosa inicial 56, o líquido ou o estado de vapor.
[0043] Em segundo lugar, a primeira superfície 72 do membro de deflexão 64 pode compreender uma ou mais saliências. As saliências podem ser feitas de qualquer material apropriado. Por exemplo, uma resina pode ser usada para criar as saliências. As saliências podem ser contínuas ou essencialmente contínuas. As saliências podem ser arranjadas para produzir as estruturas fibrosas da presente invenção quando utilizadas em um processo de fabricação de estrutura fibrosa apropriado. As saliências podem ser modeladas. As saliências podem estar presentes no membro de deflexão em qualquer frequência apro- priada para produzir as estruturas fibrosas da presente invenção. As saliências podem definir dentro do membro de deflexão uma pluralida- de de condutos de deflexão. Os condutos de deflexão podem ser con- dutos de deflexão distintos, isolados.
[0044] Os condutos de deflexão do membro de deflexão 64 podem ter qualquer tamanho e formato ou configuração, contanto que os con- dutos de deflexão produzam uma pluralidade de elementos em linha na estrutura fibrosa assim produzida. Os condutos de deflexão podem se repetir em um padrão aleatório ou em um padrão uniforme. Algu- mas partes do membro de deflexão 64 podem compreender condutos de deflexão que se repetem em um padrão aleatório e outras partes do membro de deflexão 64 podem compreender condutos de deflexão que se repetem em um padrão uniforme. As saliências do membro de deflexão 64 podem ser associadas com uma correia, um fio ou outro Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 91/172 85/133 tipo de substrato. A correia trançada pode ser feita de qualquer mate- rial apropriado, por exemplo, poliéster, conhecido pelos versados na técnica.
[0045] Depois que a trama fibrosa inicial 56 é associada com o membro de deflexão 64, as fibras dentro da trama fibrosa inicial 56 são defletidas para os condutos de deflexão presentes no membro de de- flexão 64. Em um exemplo desta etapa do processo, não há essenci- almente nenhuma remoção de água da trama fibrosa inicial 56 através dos condutos de deflexão depois que a trama fibrosa inicial 56 é asso- ciada com o membro de deflexão 64, mas antes da deflexão das fibras para condutos de deflexão. A remoção de água adicional da trama fi- brosa inicial 56 pode ocorrer durante e/ou após o tempo em que as fibras estão sendo defletidas para os condutos de deflexão. A remoção de água da trama fibrosa inicial 56 pode continuar até que a consis- tência da trama fibrosa inicial 56 associada com o membro de deflexão 64 seja aumentada de cerca de 25% para cerca de 35%. Uma vez ob- tida essa consistência da trama fibrosa inicial 56, a trama fibrosa inicial 56 é então indicada como uma trama fibrosa intermediária 84. Durante o processo de formação da trama fibrosa inicial 56, uma quantidade de água suficiente pode ser removida, tal como por um processo de não- compressão, de trama fibrosa inicial 56 antes que ela seja associada com o membro de deflexão 64, de modo que a consistência de trama fibrosa inicial 56 pode ser de cerca de 10% a cerca de 30%.
[0046] Quaisquer meios convenientes normalmente conhecidos na arte de fabricação de papel podem ser usados para secar a trama fi- brosa intermediária 84. Os exemplos de tal processo de secagem apropriados incluem o envio da trama fibrosa intermediária 84 para secadores convencionais (secagem a vácuo/compressão) e/ou de flu- xo e/ou para secadores Yankee. As tramas de guardanapos e de pa- pel-toalha podem ter uma certa densidade ou podem ser formadas pa- Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 92/172 86/133 ra que tenham múltiplas densidades.
[0047] Em um exemplo de processo de secagem, a trama fibrosa intermediária 84 em associação com o membro de deflexão 64 passa em torno do rolo de retorno do membro de deflexão 66 e segue na di- reção indicada pela seta direcional 70. A trama fibrosa intermediária 84 pode primeiro passar através de um pré-secador opcional 86. Esse pré-secador 86 pode ser um secador de fluxo convencional (secador de ar quente) bem conhecido pelos versados na técnica. Opcional- mente, o pré-secador 86 pode ser o chamado aparelho de desidrata- ção por capilar. Em tal aparelho, a trama fibrosa intermediária 84 pas- sa sobre o setor de um tambor que tem poros de um tamanho capilar preferencial em sua cobertura porosa de formato cilíndrico. Opcional- mente, o pré-secador 86 pode ser uma combinação do aparelho de desidratação por capilar e do secador de fluxo. A quantidade de água removida no pré-secador 86 pode ser controlada de modo que a trama fibrosa pré-seca 88 que sai do pré-secador 86 tenha uma consistência de cerca de 30% a cerca de 98%. A trama fibrosa pré-seca 88, que também pode estar associada com o membro de deflexão 64, pode passar em torno de um outro rolo de retorno do membro de deflexão 66 enquanto segue para um rolo de compressão de impressão 68. Uma vez que a trama fibrosa pré-seca 88 passa através da compres- são formada entre o rolo de compressão de impressão 68 e a superfí- cie do secador Yankee 90, o padrão de saliências formado pela super- fície superior 72 do membro de deflexão 64 é impresso na trama fibro- sa pré-seca 88 para formar um elemento em linha impresso na trama fibrosa 92.
[0048] A trama fibrosa impressa 92 pode então aderir à superfície do secador Yankee 90 onde ela pode ser seca até uma consistência de pelo menos cerca de 95%. A trama fibrosa impressa 92 pode então ser encurtada pelo encrespamento da trama fibrosa impressa 92 com Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 93/172 87/133 uma lâmina de encrespamento 94 a fim de remover a trama fibrosa impressa 92 da superfície do secador Yankee 90, resultando na pro- dução de uma estrutura fibrosa encrespada 96 de acordo com a pre- sente invenção. A estrutura fibrosa encrespada 96 pode ser submetida às etapas de processamento posteriores, tais como calandragem, ope- rações geradoras de tufagem e/ou gravação em relevo e/ou conver- são.
[0049] A estrutura fibrosa pode ser incorporada em um único ou em vários produtos de papel sanitário. O produto de papel sanitário pode estar na forma de rolo, onde ele é enrolado sobre si mesmo de modo convoluto com ou sem o emprego de um núcleo. Em um exem- plo, o produto de papel sanitário pode estar na forma de uma folha in- dividual, tal como em uma pilha de folhas distintas, e tal como em uma pilha de lenços faciais individuais.
[0050] A Figura 2 mostra o exemplo de um processo padrão para a secagem final e o encrespamento de um material de tramas ao usar um secador Yankee. Neste exemplo, as tramas são colocadas no se- cador Yankee em um plano, um fio, uma tela ou uma correia e pressi- onadas no secador Yankee 205. O material de tramas que é seco pelo secador Yankee pode ter um índice de umidade inicial que varia de 10% a 90%. Além disso, essa umidade pode não ser uniforme dentro da folha pelo projeto, especialmente ao usar as tecnologias de fabrica- ção de papel estruturadas atuais.
[0051] O adesivo de encrespamento pode ser aplicado à superfície do secador Yankee 205 através de bocais de aspersão. A tela de transferência e de impressão 201 pode carregar o material de tramas formado, desidratado e parcialmente seco 202 em torno do rolo rotati- vo 203 para a compressão entre o rolo de impressão 204 e o secador Yankee 205. Um carreador inferior suplementar 216 também pode ser Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 94/172 88/133 empregado para carregar o material de tramas em forma de sanduí- che, o que pode ser particularmente útil sob condições de secagem de tramas mais alta. A tela 201, o material de tramas 202 e o secador Yankee 205 se movem nas direções indicadas pelas setas. Uma vez pressionado no secador Yankee 205, o material de tramas 202 é car- regado no secador Yankee 205 em torno do rolo para a lâmina de en- crespamento 206 que encrespa o material de tramas 202 que segue da superfície do secador Yankee 205, tal como indicado em 207. O material de tramas encrespado 207 que sai do secador Yankee 205 então passa sobre os rolos de guia e de tensão 208, 209 e é enrolado em um rolo de papel encrespado macio 210.
[0052] Para aderir um material de tramas de papel parcialmente seco e desidratado 202 (por exemplo, com uma consistência de fibra de 10 a 90 % em peso) que entra no secador Yankee 205 à superfície do secador Yankee 205, uma lança de aspersão 211 pode ser usada para aplicar uma composição de adesivo de encrespamento 218 à su- perfície do secador 213 que é exposta depois que a trama de papel encrespado 207 é removida do secador 205 a fim de prover uma su- perfície do secador adesiva 214 antes da compressão entre o rolo de impressão 204 e o secador Yankee 205. A lança de aspersão 211 po- de ser uma lança de aspersão única ou uma lança de aspersão múlti- pla, tal como uma lança de aspersão dupla, tal como ilustrado. A lança de aspersão pode incluir um recipiente para coleta do excesso de as- persão (não mostrado). A lança de aspersão 211 é conectada de mo- do fluido 219 a um recipiente de misturação 215 para a alimentação da composição de adesivo de encrespamento do recipiente de mistura- ção. O recipiente de misturação 215 pode ser equipado com um agita- dor 217.
[0053] O adesivo de encrespamento da presente invenção pode compreender os materiais-padrão para adesivos de encrespamento, Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 95/172 89/133 tais como cola de aderência, modificadores de encrespamento e modi- ficadores de desprendimento. O adesivo de encrespamento também pode compreender um fluxo aquoso que contém os cátions divalentes que podem ser introduzidos no recipiente de misturação 215 de qual- quer maneira que seja conveniente. O adesivo de encrespamento re- sultante pode ser bombeado ou de outra maneira enviado sob pressão aos bocais de aspersão da lança de aspersão 211. A fim de promover a secagem de tramas no secador, o secador Yankee 205 pode ser aquecido por vapor internamente por meio de arranjos convencionais ou outros apropriados (não mostrados), aquecido externamente ao usar uma cúpula 212 ou ao usar ambos. Opcionalmente, esta compo- sição pulverizada 218 pode ser aplicada às tramas 202 que seguem diretamente. No entanto, ela pode ser aspergida diretamente na super- fície do secador 213 para limitar a coleta de adesivo pelo material de tramas 202 e para limitar a penetração do adesivo do material de tra- mas 202 na tela carreadora.
[0054] Os termos "estrutura fibrosa", "trama fibrosa", "material em tramas" e termos similares, tal como aqui utilizados, referem-se a um material fibroso que pode compreender componentes celulósicos e não-celulósicos. Esses componentes celulósicos e não-celulósicos à base de polpa de madeira podem incluir fibras de fabricação de papel e outros vários aditivos que são misturados com água para formar uma pasta aquosa. Esta pasta aquosa constitui a composição de pasta pa- ra fabricação de papel aquosa. É previsto que a polpa de madeira em todas as suas variedades normalmente compreenderá as fibras de fa- bricação de papel. No entanto, outras polpas fibrosas de celulose, co- mo os línters de algodão, bagaços, rayon, etc., podem ser usadas e nenhuma deixa de ser reivindicada. As polpas de madeira também po- dem incluir polpas químicas, tais como polpas de sulfito e de sulfato Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 96/172 90/133
(às vezes chamadas de Kraft), bem como as polpas mecânicas, inclu- indo, por exemplo, a polpa de madeira pulverizada, a polpa termome- cânica (TMP) e a polpa quimiotermomecânica (CTMP).
[0055] As polpas de fibras curtas e as polpas de fibras longas, bem como as combinações de ambas, podem ser empregadas como fibras para fabricação de papel. O termo "polpas de fibras curtas", tal como aqui utilizado, refere-se à polpa fibrosa derivada de substância de madeira de árvores decíduas (angiospermas), enquanto as "polpas de fibras longas" são polpas fibrosas derivadas de substância de ma- deira de árvores coníferas (gimnospermas). Tanto as polpas de árvo- res decíduas quanto de coníferas podem ser usadas. A mistura de polpas de Kraft de fibras curtas, especialmente de eucalipto, e de pol- pas de Kraft de fibras longas do norte (NSK) são particularmente apro- priadas para a produção das tramas de papel da presente invenção. Um elemento versado no estado da técnica irá reconhecer que as tra- mas de papel em camadas que formam os produtos de guardanapos e de papel-toalha podem utilizar as polpas de fibras curtas, tais como o eucalipto, para as camadas externas, e as polpas de Kraft de fibras longas do norte para as camadas internas.
[0056] Outros aditivos podem ser adicionados à composição de pasta de fabricação de papel aquosa ou à estrutura fibrosa para confe- rir características ao produto de papel resultante ou para melhorar o processo de fabricação de papel. Isto pode incluir a adição de um po- límero de reforço catiônico à composição de pasta de fabricação de papel. Geralmente, os polímeros de reforço catiônicos podem ser apli- cados em várias quantidades, dependendo das características deseja- das do material de tramas resultante. Por exemplo, agentes de resis- tência à umidade totais entre cerca de 0,5 a 50 kg/t podem ser adicio- nados. Esses polímeros de reforço podem ser incorporados em qual- quer camada de uma trama de papel multicamadas. Um polímero de Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 97/172 91/133 reforço catiônico pode ser uma resina solúvel em água catiônica, tal como as resinas de poliamidoamina-epicloridrina (PAE), as resinas de ureia-formaldeído, as resinas de melamina-formaldeído, as resinas de poliacrilamida, os amidos de dialdeído e as suas misturas.
[0057] Um "agente de resistência à umidade" é um material que, quando adicionado às fibras da polpa, provê um material de tramas resultante com uma razão entre a resistência à tração geométrica a úmido e a resistência à tração geométrica a seco maior do que cerca de 0,1. Normalmente, eles são denominados agentes de resistência à umidade "permanentes" ou "provisórios". Tais agentes de resistência à umidade provisórios e permanentes também podem, às vezes, funcio- nar como agentes de resistência à secura para melhorar a resistência final do produto de guardanapo e/ou de papel-toalha quando secos.
[0058] O aditivo de resistência pode ser selecionado do grupo que consiste em resinas de resistência à umidade permanentes, resinas de resistência à umidade provisórias, aditivos de resistência à secura e as misturas dos mesmos. As resinas de resistência à umidade permanen- tes incluem a poliamidoamina-epicloridrina, as poliacrilamidas, o álcool polivinílico insolubilizado, a ureia-formaldeído, a polietilenoimina e os polímeros de quitosana. Se for desejada uma resistência à umidade provisória, o aditivo apropriado pode ser uma resina à base de amido de dialdeído catiônica e de amido de dialdeído, e resinas de poliacri- lamida modificadas. Se for desejada uma resistência à secura, o aditi- vo apropriado pode ser uma poliacrilamida, um amido (tal como o ami- do de milho ou o amido de batata), um álcool polivinílico (gomas guar ou de sementes de alfarroba) e/ou uma carbóxi metil celulose.
[0059] Essas resinas de resistência à umidade e à secura podem ser adicionadas à composição de pasta da polpa além de serem adici- onadas pelo processo descrito na presente descrição. Deve ser com- preendido que a adição de compostos químicos tais como de resistên- Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 98/172 92/133 cia à umidade e as resinas de resistência à umidade provisórias discu- tidas acima à composição de pasta da polpa é opcional e não é ne- cessária para a prática do presente desenvolvimento.
[0060] Foi descoberto que uma polpa de madeira (química ou me- cânica) com uma razão molar maior do que 10 entre a quantidade mo- lar de íons monovalentes e a quantidade molar de íons divalentes (a título de exemplo não limitador -[Na+]/, [Na+]/, [Na+]/[Ca+2 + Mg+2], ou representada em geral como [Na+]/[X+2], onde X é a soma de todos os íons divalentes), apresenta dificuldades de funcionamento nas máqui- nas de guardanapos/papel-toalha/papéis devido a um pH mais baixo observado, a interações negativas com a confiabilidade e a aderência do adesivo de encrespamento Yankee de guardanapos/papel-toalha e por interferir na ligação fibra-a-fibra. Além disso, também foi descober- to que o sistema de água branca de fabricação de papel com uma ra- zão molar entre os íons monovalentes e divalentes maior ou igual a 50 também irá apresentar dificuldades parecidas.
[0061] Tal como deve ser compreendido por um elemento versado no estado da técnica, a "razão molar" é definida como a razão entre a quantidade de moles de uma determinada substância ou elemento em um composto (de sólido, líquido e/ou gás) e a quantidade de moles de uma determinada segunda substância ou elemento no mesmo com- posto. Para uma descrição rápida, a razão molar é a razão entre a quantidade de íons monovalentes e a quantidade de íons divalentes. Neste exemplo, a quantidade de moles de íons monovalentes (por exemplo, normalmente Na+) em relação à quantidade de moles de íons divalentes (por exemplo, normalmente Ca+2) pode ser determina- da pelo teor molar de tais íons presentes na polpa fibrosa bruta para fabricação de papel, na massa de papel, no material de tramas ou na água e/ou filtrados do processo.
Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 99/172 93/133
[0062] Os versados na técnica irão compreender que um processo de fabricação de papel de guardanapos e/ou de papel-toalha é uma operação altamente complexa. Essa operação altamente complexa pode ser realizada de modo significativo com mudanças muito peque- nas nas matérias-primas da polpa usadas para prover as fibras de fa- bricação de papel e/ou quaisquer mudanças na qualidade da água usada na totalidade do processo de fabricação de papel (por exemplo, o pH). Isto inclui necessariamente as fibras de fabricação de papel e a água que abastecem todos os despolpadores e então finalmente a máquina de papel. Os impactos na máquina de papel causados por essas mudanças de matéria-prima (por exemplo, água e/ou polpa) po- dem ter um grande impacto no produto de tramas final produzido e po- dem ser observados em virtualmente todas as diferentes áreas da má- quina de papel. Por exemplo, os defeitos do produto de material de tramas final e sua causalidade podem incluir, mas sem ficar a eles limi- tados, um grande número de furos na trama fibrosa de guardanapos e/ou de papel-toalha final produzida que são causados pelo acúmulo de material pegajoso na lâmina de encrespamento ou nos rolos de ve- dação durante todo o processo de fabricação de papel.
[0063] Esta variabilidade da matéria-prima pode requerer um au- mento nas mudanças da lâmina de encrespamento que são necessá- rias para manter todos os parâmetros de produto do material de tra- mas final dentro da especificação. Além disso, a variabilidade da maté- ria-prima pode causar um aumento na espessura e uma mudança na dureza de material do adesivo de encrespamento Yankee, resultando em mais mudanças da lâmina de limpeza, mais mudanças da lâmina encrespamento, maior variabilidade de resistência da folha de papel, maior variabilidade de encrespamento nas propriedades da folha e/ou mais rupturas da folha. Além disso, um elemento versado no estado da técnica reconhecerá prontamente que a variabilidade de material tam- Petição Petição870200114510, 870200035813,de de10/09/2020, 17/03/2020,pág. pág.100/172 94/133 bém pode resultar em uma mudança nas propriedades de transição vítrea do revestimento do adesivo de encrespamento Yankee, o que pode resultar em uma aderência ruim da folha (isto é, muito fraca ou muito forte, tornando difícil o encrespamento) ao secador Yankee, um acúmulo de material pegajoso visível nos rolos de vedação associado com o processo de secagem por ar, um acúmulo de material pegajoso nas tubulações e tanques que pode ser liberado em consequência de uma mudança no pH de 1 ou mais unidades e/ou uma mudança na etapa da temperatura da água ou outro choque de sistema ou elevado cisalhamento. Surpreendentemente, foi descoberto que essas ques- tões estavam relacionadas à razão molar da espécie de cátion ionizá- vel inorgânico monovalente em relação à espécie de cátion ionizável divalente aqui discutidas em detalhes.
[0064] Além disso, foi descoberto de modo surpreendente que a razão molar entre a espécie de cátion ionizável inorgânico monovalen- te (por exemplo, lítio (Li+), sódio (Na+), potássio (K+) e rubídio (Rb+), contraíons, sais de origem, óxidos, derivados e combinações dos mesmos) e a espécie de cátion ionizável inorgânico divalente (por exemplo, berílio (Be+2), magnésio (Mg+2), cálcio (Ca+2), estrôncio (Sr+2), bário (Ba+2), rádio (Ra+2), contraíons, sais da fonte, óxidos, derivados e combinações dos mesmos) maior do que cerca de 10 cria as dificulda- des observadas no processo de encrespamento do secador Yankee e os defeitos observados no material de tramas encrespado resultante. Além disso, também foi descoberto de modo surpreendente que a ra- zão molar entre os íons monovalentes e divalentes menor do que cer- ca de 0,1 cria do mesmo modo essas dificuldades observadas no pro- cesso de encrespamento do secador Yankee e os defeitos observados no material de tramas encrespado resultante. A esse respeito, foi des- coberto que a adição ou a redução de compostos ionizáveis monova- lentes e/ou divalentes ao processo de fabricação da polpa ou ao pro- Petição Petição870200114510, 870200035813,de de10/09/2020, 17/03/2020,pág. pág.101/172 95/133 cesso de fabricação de papel (isto é, a máquina de fabricação de pa- pel) para manter uma razão molar entre os íons monovalentes e os íons divalentes na fase sólida da estrutura de entrada do secador Yan- kee que seja cerca de menor ou a igual a 10 e cerca de maior do que 0,1 pode reduzir esses atributos negativos observados do material de tramas removido da superfície do secador Yankee. Um elemento ver- sado na técnica vai compreender que a razão molar entre os íons mo- novalentes e os íons divalentes pode ser menor ou igual a 10, ou pode variar de cerca de 0,1 a cerca de 10, ou de cerca de 1 a cerca de 9, ou de cerca de 2 a cerca de 7, ou de cerca de 4 a cerca de 6, ou ser de cerca de 5.
[0065] Surpreendentemente, foi descoberto que a modificação da razão molar entre o íon monovalente e o íon divalente pode ser reali- zada pela adição da espécie catiônica ionizável inorgânica divalente ou pela remoção da espécie catiônica ionizável inorgânica monovalen- te (também chamada aqui de "MIlCS") dentro do processo de fabrica- ção de papel para direcionar a razão molar entre o íon monovalente e o íon divalente a fim de que seja menor ou igual a 10. Além disso, a adição da espécie catiônica ionizável inorgânica divalente (também chamada aqui de "DIlCS") ou a remoção de MIlCS podem ocorrer na operação de produção da polpa para direcionar a razão molar entre o íon monovalente e o íon divalente a fim de que seja menor ou igual a
10. Além disso, a adição de DIlCS ou a remoção de MIlCS podem ocorrer na seção do processo de alvejamento da polpa, bem como na seção do processo de lavagem da massa parda para direcionar a ra- zão molar entre o íon monovalente e o íon divalente a fim de que seja menor ou igual a 10. Finalmente, um elemento versado no estado da técnica vai compreender que a adição de DIlCS ou a remoção de MIlCS podem ser realizadas em qualquer lugar no sistema de água do moinho de polpa (sistema de água de lavagem e/ou alimentação de Petição Petição870200114510, 870200035813,de de10/09/2020, 17/03/2020,pág. pág.102/172 96/133 água fresca à operação de formação de polpa) ou dentro do sistema de água de fabricação de papel, de modo que o teor de íon da fibra de polpa final e a razão molar iônica discutidos acima forneçam uma ra- zão molar entre o íon monovalente e o íon divalente que seja menor ou igual a 10.
[0066] Tal como mencionado, a adição de DIlCS ou a remoção de MIlCS podem ocorrer em qualquer ponto que varia desde a produção de fibras de polpa de madeira no moinho de polpa até a lâmina de en- crespamento, removendo o material de tramas conectado de modo adesivo da superfície do secador Yankee. As técnicas e os locais den- tro do processo de fabricação de papel serão discutidos a seguir. Isso inclui uma discussão distinta relacionada aos locais e às técnicas apropriados para a adição de DIlCS nos processos de fabricação de polpa e de papel, bem como aos locais e às técnicas apropriados para a remoção de MIlCS dos processos de fabricação de polpa e de papel.
1. ADIÇÃO DA ESPÉCIE CATIÔNICA IONIZÁVEL INORGÂNICA DI-
VALENTE a) ADIÇÃO DA ESPÉCIE CATIÔNICA IONIZÁVEL INORGÂNICA DI-
[0067] Um exemplo dos processos da presente descrição é a mo- dalidade em que as espécies catiônicas ionizáveis inorgânicas divalen- tes (DIlCS) (por exemplo, Ca+2) são adicionadas no processo de pro- dução da polpa (Kraft, quimiotermomecânica, semialvejada, termome- cânica ou processos de bioformação da polpa), tanto no estado sólido quanto de pré-pasta, e bombeadas. Isto pode ser feito de preferência, mas sem ficar a isso limitado, nos últimos estágios do processo de produção da polpa, tal como nas operações de alvejamento, de lava- gem e de secagem, em tanques, caixas, tubulações, bombas ou qual- quer equipamento auxiliar que faça parte de tais processos. Isso tam- Petição Petição870200114510, 870200035813,de de10/09/2020, 17/03/2020,pág. pág.103/172 97/133 bém pode ser feito diretamente (incorporando tais sais e/ou óxidos de cátions divalentes) na folha de polpa (durante ou após a formação da folha, antes ou depois da secagem) ou no fluxo de massa, ou indire- tamente através das correntes laterais de água e de filtrados (tais co- mo a recirculação de água branca, as correntes de água fresca e ou- tros do gênero). Outras modalidades incluem o uso de compostos em que os cátions divalentes são acoplados com os seguintes ânions: acetato, formiato, carbonato, bicarbonato, nitrito, sulfato, cloreto, fluo- reto, brometo e iodo. O objetivo na adição de DIlCS é garantir que a razão molar entre a espécie catiônica ionizável inorgânica monovalen- te MIlCS (por exemplo, Na+) e DIlCS (por exemplo, Ca+2) seja menor ou igual a 10.
[0068] A fim de determinar a razão molar entre MIlCS e DIlCS, o processo de produção de polpa pode incorporar o uso um dispositivo de medição de MIlCS e um dispositivo de medição de DIlCS. Enquanto o material de polpa é fabricado, a concentração molar de MIlCS pode ser medida em períodos de tempo distintos, ou até mesmo continua- mente, com o dispositivo de medição de MIlCS. Do mesmo modo, a concentração molar de DIlCS pode ser medida em períodos de tempo distintos, ou até mesmo continuamente, com o dispositivo de medição de DIlCS. Com base nos dados coletados pelos dispositivos de medi- ção de MIlCS e de DIlCS, a razão molar entre a concentração molar medida de MIlCS e a concentração molar medida de DIlCS pode ser calculada. Essa razão pode então ser comparada com a razão entre MIlCS e DIlCS desejada que é mais ou menos menor ou igual a 10. Se a razão molar calculada no material de tramas for maior do que 10 no material de tramas, então uma quantidade de DIlCS pode ser adicio- nada ao processo de fabricação de polpa.
[0069] Além disso, a razão entre MIlCS e DIlCS pode ser determi- nada no material de polpa final produzido pelo processo de produção Petição Petição870200114510, 870200035813,de de10/09/2020, 17/03/2020,pág. pág.104/172 98/133 de polpa. Isto pode resultar na fabricação de um produto de polpa co- mercializável apropriado para uso em um processo de fabricação de papel que resulta em uma boa produção do material de tramas pelo processo de fabricação de papel que tenha os defeitos observados reduzidos, tal como discutido acima. Aqui, a razão molar entre MIlCS e DIlCS no produto de polpa produzido final pode ser determinada por um processo de incineração quantitativo. O produto de polpa incinera- do pode então ser medido para se obter a concentração respectiva de MIlCS e de DIlCS. A título de exemplo não limitador, o produto de pol- pa final produzido pelo processo de fabricação de polpa pode ser inci- nerado por qualquer um dentre os vários padrões diferentes, a saber, mas sem ficar a eles limitado: ISO 1762:2015, ISO/DIS 1762, Tappi T211 om-02, Scan C06, ASTM d586-97, AS/NZ 1301.418, ISO 2144, NBRNM-ISO2144, ABNT NBR 13999:2017, IS 6213 (p. VIl):2012, en- tre outros. O produto incinerado pode então ser medido para a obten- ção do teor molar por uma técnica que permite a análise quantitativa dos íons, tais como a Espectroscopia de Absorção Atômica, a Croma- tografia de Íons, o Plasma Acoplado Indutivamente com Espectrosco- pia de Massa (ICP-MS), o Plasma Acoplado Indutivamente com Es- pectroscopia de Emissão Óptica (ICP-OES) e outros do gênero.
[0070] Com base na análise do produto de polpa incinerado, a ra- zão molar entre MIlCS e DIlCS pode então ser comparada à razão en- tre MIlCS e DIlCS desejada que é mais ou menos menor ou igual a 10. Se a razão molar calculada no material de tramas for maior do que 10 no produto de polpa, então uma quantidade de DIlCS pode ser adicio- nada ao processo de fabricação de polpa. b. ADIÇÃO DE DIICS AO DESPOLPADOR
[0071] Um elemento versado na técnica pode contemplar a adição de DIlCS diretamente ao sistema de polpa de massa espessa da má- quina de papel tanto no despolpador de preparação de massa da má- Petição Petição870200114510, 870200035813,de de10/09/2020, 17/03/2020,pág. pág.105/172 99/133 quina de papel quanto em qualquer uma das linhas de pasta de polpa, tanto na forma sólida dos sais que serão adicionados junto com a água ao despolpador quanto através de uma mistura de pré-pasta que será bombeada e medida nas linhas de massa de polpa a fim de obter a razão desejada entre íons monovalentes e íons divalentes que seja menor ou igual a 10. Além disso, outras modalidades incluem o uso de compostos em que as DIlCS são acopladas com ânions tais como ace- tato, formiato, carbonato, bicarbonato, nitrito, sulfato, cloreto, fluoreto, brometo e iodo. Nesse aspecto, o objetivo para a adição de íons diva- lentes ou a remoção de íons monovalentes é garantir que a razão en- tre MIlCS e DIlCS seja menor ou igual a 10.
[0072] Deve ser compreendido por um elemento versado no esta- do da técnica que o teor molar entre MIlCS e DIlCS em qualquer parte do processo de fabricação de papel (cada um deles discutido acima) em que as fibras de fabricação de papel existem em um estado aquo- so pode ser medido com o uso de um dispositivo de medição de MIlCS e um dispositivo de medição de DIlCS. Enquanto o material de tramas é fabricado pela máquina de fabricação de papel, a concentração mo- lar de MIlCS pode ser medida em períodos de tempo distintos, ou até mesmo continuamente, com o dispositivo de medição de MIlCS. Do mesmo modo, a concentração molar de DIlCS pode ser medida em períodos de tempo distintos, ou até mesmo continuamente, com o dis- positivo de medição de DIlCS. Com base nos dados coletados pelos dispositivos de medição de MIlCS e de DIlCS, a razão molar entre a concentração molar medida de MIlCS e a concentração molar medida de DIlCS pode ser calculada. Esta razão pode então ser comparada à razão entre MIlCS e DIlCS desejada que seja cerca de menor ou igual a 10. Se a razão molar calculada no material de tramas for maior do que 10 no material de tramas, então uma quantidade de DIlCS pode ser adicionada ao processo de fabricação de papel.
Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 106/172 100/133 c. ADIÇÃO DE DIICS À CARGA DE MASSA ESPESSA PARA A MÁ- QUINA DE PAPEL.
[0073] Um segundo exemplo dos processos da presente descrição é a modalidade em que as DIlCS são adicionadas diretamente à pasta de polpa de massa espessa da máquina de papel, tanto no estado só- lido quanto de pré-pasta, e bombeadas. Outras modalidades podem incluir o uso de compostos em que as DIlCS são acopladas com os seguintes ânions: acetato, formiato, carbonato, bicarbonato, nitrito, sul- fato, cloreto, fluoreto, brometo e iodo. O objetivo na adição de íons di- valentes é garantir que a razão entre os íons monovalentes e os íons divalentes na pasta de polpa de massa espessa da máquina de papel seja menor ou igual a 10.
[0074] Tal como discutido acima, o teor molar entre MIlCS e DIlCS na pasta de polpa de massa espessa da máquina de papel pode ser medido com o uso de um dispositivo de medição de MIlCS e com um dispositivo de medição de DIlCS. A razão molar entre MIlCS e DIlCS presente na pasta de polpa de massa espessa da máquina de papel pode ser determinada tal como discutido acima. d. ADIÇÃO DE DIICS AO PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE PAPEL
[0075] Um outro exemplo dos processos da presente descrição provê a adição de DIlCS às fibras de fabricação de papel presentes no processo de fabricação de papel de guardanapos e de papel-toalha. Os processos apropriados de fabricação de papel de guardanapos e de papel-toalha podem incluir, mas sem ficar a eles limitados, os pro- cessos de encrespamento com secagem convencional, o processo Voith® ATMOS®, o processo Valmet® NTT®, o processo Val- met®NTT-QRT®, o processo Andritz® TEX®, vários processos de se- cagem por meio de ar ou qualquer outro processo de produção de pa- pel encrespado disponível e/ou previsto. Acredita-se que as DIlCS po- dem ser aplicadas em qualquer ponto dentro do processo de produção Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 107/172 101/133 de papel ou de guardanapos, tanto no estado sólido quanto no de pré- pasta e bombeadas para que acessem os tanques de fluxo, as tubula- ções, as bombas ou quaisquer outros dispositivos antes e até a inclu- são na caixa principal da máquina de papel. Outras modalidades po- dem incluir o uso de compostos onde as DIlCS são acopladas com os seguintes ânions: acetato, formiato, carbonato, bicarbonato, nitrito, sul- fato, cloreto, fluoreto, brometo e iodo. O objetivo na adição de DIlCS às fibras de fabricação de papel presentes no processo de fabricação de papel de guardanapos e de papel-toalha é garantir que a razão mo- lar entre MIlCS e DIlCS nas fibras de fabricação de papel presentes no processo de fabricação de papel de guardanapos e de papel-toalha seja menor ou igual a 10.
[0076] Tal como discutido acima, o teor molar entre MIlCS e DIlCS nas fibras de papel aquosas presentes dentro da máquina de papel pode ser medido com o uso de um dispositivo de medição de MIlCS e com um dispositivo de medição de DIlCS. A razão molar entre MIlCS e DIlCS presente nas fibras de papel aquosas presentes dentro da má- quina de papel pode ser determinada tal como discutido acima. e. MÁQUINA DE FABRICAÇÃO DE PAPEL COM ÁGUA FRESCA OU ÁGUA DA COMPOSIÇÃO:
[0077] Um outro exemplo dos processos da presente descrição provê a adição de DIlCS ao processo de fabricação de papel de guar- danapos e de papel-toalha através do sistema de água fresca ou de água de composição na fabricação de papel. A adição de cátions ioni- záveis pode mudar a natureza e/ou a dureza da água da máquina de papel de modo que ela tenha excesso de DIlCS disponíveis para a tro- ca de íons com a polpa a fim de fazer com que a razão-alvo entre MIlCS e DIlCS seja menor ou igual a 10.
[0078] Tal como discutido acima, o teor molar entre MIlCS e DIlCS no sistema de água fresca ou de água de composição da fabricação Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 108/172 102/133 de papel pode ser medido com o uso de um dispositivo de medição de MIlCS e de um dispositivo de medição de DIlCS. A razão molar entre MIlCS e DIlCS presente no sistema de água fresca ou de água de composição da fabricação de papel pode ser determinada tal como discutido acima.
[0079] Um elemento versado no estado da técnica também vai re- conhecer que o teor molar entre MIlCS e DIlCS nas correntes de água também pode ser determinado por um processo de incineração quanti- tativo, tais como aqueles aqui descritos, seguido por qualquer técnica analítica quantitativa que permita a análise quantitativa dos íons tais como AA, ICP-MS, IC, ICP-OES, entre outras (também discutidas pre- viamente aqui). f. ÁGUA BRANCA DA MÁQUINA DE FABRICAÇÃO DE PAPEL
[0080] Em outro exemplo dos processos da presente descrição, as DIlCS podem ser adicionadas indiretamente através de corrente late- rais de água e de filtrados (tais como a água branca de recirculação, os processos de tratamento da água de fabricação de papel e as fon- tes de água de composição de chuveiros) usados na máquina de guardanapos ou de papel. Surpreendentemente, foi descoberto que a razão para este método de aplicação de DIlCS é diferente daquela ob- servada na adição de polpa para obter o mesmo impacto na confiabili- dade do sistema de adesivo de encrespamento de fabricação de papel de guardanapos. Aqui, é preferível que a razão molar entre MIlCS e DIlCS seja menor ou igual a 50 versus o objetivo da polpa de que seja menor ou igual a 10. A razão molar entre MIlCS e DIlCS no circuito de água é maior devido às diferenças nas reações de balanço de massa e de troca de íons que ocorrem com a polpa, bem como para evitar a formação de carepa e seus efeitos colaterais indesejados na máquina de papel.
[0081] Tal como discutido acima, o teor molar entre MIlCS e DIlCS Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 109/172 103/133 no sistema água branca da máquina de fabricação de papel pode ser medido com o uso de um dispositivo de medição de MIlCS e de um dispositivo de medição de DIlCS. A razão molar entre MIlCS e DIlCS presente no sistema de água branca da máquina de fabricação de pa- pel pode ser determinada tal como discutido acima.
[0082] Um elemento versado no estado da técnica também vai re- conhecer que as quantidades molares de MIlCS e/ou de DIlCS a ser adicionadas nas correntes também podem ser estimadas pelo balanço do material após uma análise quantitativa preliminar. g. ASPERSÃO DE DIICS NA SUPERFÍCIE DO MATERIAL DE TRA-
[0083] Outro exemplo dos processos da presente descrição provê uma adição de DIlCS feita diretamente através da aplicação de uma mistura concentrada de DIlCS através de uma aplicação tópica ao ma- terial de tramas antes de o material de tramas ser pressionado no se- cador Yankee para a secagem e o encrespamento finais. Um elemento versado na técnica pode considerar um pulverizador, um vertedor, um rolo ou outro sistema para aplicar uma quantidade medida de íons di- valentes à superfície do papel antes que a folha entre em contato com o secador Yankee e com a mistura de adesivo de encrespamento, me- lhorando desse modo a aderência da folha ao secador Yankee. A mo- dificação do perfil da aderência pode ser alcançada por mudanças na aderência, na durabilidade ou na espessura da camada química ade- siva à superfície do secador Yankee e pela modificação conferida pela razão controlada entre MIlCS e DIlCS.
[0084] O teor molar de MIlCS e de DIlCS presente no material de tramas pode ser medido com qualquer equipamento compreendido e conhecido pelos versados no estado da técnica para a medição do te- or molar de MIlCS e de DIlCS. A razão molar entre MIlCS e DIlCS pre- sente no sistema de água branca da máquina de fabricação de papel Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 110/172 104/133 pode ser determinada tal como discutido acima. h. ADIÇÃO DE DIICS À COMPOSIÇÃO ADESIVA DE ENCRESPA-
[0085] Tal como indicado, a adição de DIlCS à composição de adesivo de encrespamento 218 pode ser realizada com a adição de sais solúveis e/ou de uma corrente aquosa que contêm uma mistura concentrada de cátions dissolvidos, que podem ser diluídos, tal como no sítio do local de encrespamento em um recipiente de misturação ou em linha com outros materiais que serão pulverizados no secador ci- líndrico ou mesmo indiretamente à folha pré-seca entre os pontos 202 e 204, tal como ilustrado na Figura 2.
[0086] Por exemplo, a DIlCS pode estar no estado sólido ou de pré-pasta e ser adicionada no processo de produção de papel direta- mente nos tanques de diluição/composição da composição de adesi- vos de encrespamento. Um elemento versado na técnica pode consi- derar a alteração da natureza iônica de qualquer componente de um sistema de colagem de múltiplos componentes de modo que o adesivo de encrespamento garanta que a interface entre o adesivo de encres- pamento/folha de papel tenha uma razão entre MIlCS e DIlCS que seja menor ou igual a 10. Portanto, deve ser considerado que a razão mo- lar desejada entre MIlCS e DIlCS pode ser alcançada através de uma mudança na solução da composição do adesivo de encrespamento, nos componentes do adesivo de encrespamento ou outro aditivo (tais como os auxiliares de encrespamento ou de liberação) de modo que a mistura de adesivo de encrespamento final tenha um excesso de DIlCS ionizadas que possam modificar o desempenho do revestimento Yankee tal como provido por qualquer um dos modelos de troca de íons conhecidos e/ou compreendidos com as fibras à medida que elas entram em contato com a superfície do secador Yankee. Sem desejar ficar limitado pela teoria, acredita-se que isso deve imitar o efeito Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 111/172 105/133
Dreshfield que acontece com a troca de íons da polpa mas, neste momento, a razão entre MIlCS e DIlCS é diretamente introduzida na borda da folha e na superfície do secador Yankee.
[0087] A adição de DIlCS à composição de adesivo de encrespa- mento 218 pode requerer a instalação de um dispositivo para aspergir a corrente de íons divalentes neste ponto, o qual normalmente não es- tá presente. Com o uso das formulações de adesivo da presente in- venção, um balanço superior da aderência e das propriedades de libe- ração das tramas da fibra da superfície de um secador ou de uma tela de TAD pode ser obtido. Os perfis de aderência que são equiparáveis ou melhores que usam um aditivo biodegradável em taxas de uso mais baixas de adesivos de encrespamento de álcool polivinílico convencio- nais (PVOH) ou de resinas de resistência à umidade podem ser obti- dos com as formulações de adesivo da presente invenção. Além disso, a formulação de adesivo da presente descrição pode ser usada em outras aplicações da indústria de papel ou outras indústrias. A formu- lação de adesivo da presente invenção pode ser considerada biode- gradável e/ou não-tóxica e/ou contendo um ou mais componentes de grau alimentar. O objetivo da adição de DIlCS é garantir uma razão entre MIlCS e DIlCS que seja menor ou igual a 10.
[0088] O teor molar de MIlCS e DIlCS presente na composição de adesivo de encrespamento 218 pode ser medido com qualquer equi- pamento compreendido e conhecido pelos versados no estado da téc- nica para medição do teor molar de MIlCS e DIlCS. A razão molar en- tre MIlCS e DIlCS presente na composição de adesivo de encrespa- mento 218 pode ser determinada subsequentemente, tal como discuti- do acima. i) ADIÇÃO DE DIICS À COMPOSIÇÃO DE ADESIVO DE ENCRES-
OU O MATERIAL DE TRAMAS Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 112/172 106/133
[0089] A adição de DIlCS pode ser feita diretamente à superfície do secador Yankee pela corrente dedicada de uma pasta que contém a DIlCS aspergida na superfície do secador Yankee por uma lança de aspersão dedicada ou indiretamente por meio de uma corrente, ou se- ja, aspersão, na folha de papel ou nas telas na máquina de papel posi- cionadas antes do secador Yankee. O objetivo é garantir uma razão entre MIlCS e DIlCS que seja menor ou igual a 10.
[0090] Alternativamente, a adição de DIlCS pode ser feita direta- mente à superfície do secador Yankee pela corrente dedicada de uma pasta que contém a DIlCS por um sistema de aplicação de rolo para garantir a presença da espécie catiônica divalente ionizável do adesivo de encrespamento antes do contato com a folha que seja suficiente para prover uma razão entre MIlCS e DIlCS que seja menor ou igual a
10.
[0091] O teor molar de MIlCS e de DIlCS presente na composição de adesivo de encrespamento 218 provida diretamente na superfície do secador Yankee pode ser medido com qualquer equipamento com- preendido e conhecido pelos versados no estado da técnica para a medição do teor molar de MIlCS e de DIlCS. A razão molar entre MIlCS e DIlCS presente na composição de adesivo de encrespamento 218 provida diretamente na superfície do secador Yankee pode ser determinada subsequentemente, tal como discutido acima.
[0092] Alternativamente, o teor molar de MIlCS e de DIlCS presen- te no material de tramas antes do contato com a superfície do secador Yankee pode ser medido por um processo de incineração de acordo com qualquer um dentre ISO 1762:2015, ISO/DIS 1762, Tappi T211 om-02, Scan C06, ASTM d586-97, AS/NZ 1301.418, ISO 2144, NBRNM-ISO2144, ABNT NBR 13999:2017 e IS 6213 (p. VIl):2012. O material de tramas incinerado pode ser medido para a obtenção da respectiva concentração de MIlCS e de DIlCS. O material de tramas Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 113/172 107/133 incinerado pode então ser medido para a obtenção do teor molar por uma técnica que permita a análise quantitativa dos íons, tais como a Espectroscopia de Absorção Atômica, a Cromatografia de Íona, o Plasma Acoplado Indutivamente com Espectroscopia de Massa (ICP- MS), o Plasma Acoplado Indutivamente com Espectroscopia de Emis- são Óptica (ICP-OES) e outros do gênero. A razão molar entre MIlCS e DIlCS presente no material de tramas que é aplicado à superfície do secador Yankee pode ser determinada subsequentemente, tal como discutido acima. A DIlCS pode então ser provida diretamente na super- fície do secador Yankee por uma corrente dedicada de uma pasta que contém a DIlCS por qualquer sistema de aplicação conhecido a fim de garantir que a presença da espécie catiônica divalente ionizável do adesivo de encrespamento antes do contato com a folha seja suficien- te para prover uma razão entre MIlCS e DIlCS que seja menor ou igual a 10.
[0093] Um elemento versado no estado da técnica também vai re- conhecer que a razão molar entre o MICCS e o DICCS também pode ser ajustada depois do cálculo do balanço material (ou molar) e do ba- lanço do fluxo de entrada e da composição da corrente da água ou da folha. 2) REMOÇÃO DA ESPÉCIE CATIÔNICA IONIZÁVEL INORGÂNICA MONOVALENTE (MIICS)
[0094] Também foi descoberto, de modo surpreendente, que a modificação da razão molar entre o íon monovalente e o íon divalente pode ser realizada pela remoção da MIlCS de dentro do processo de fabricação de polpa e/ou de fabricação de papel a fim de direcionar a razão molar entre MIlCS e DIlCS para que seja menor ou igual a 10. A remoção de MIlCS pode ocorrer em qualquer ponto que varia desde a produção das fibras de polpa de madeira para formar a matéria-prima de polpa para um processo de fabricação de papel no moinho de polpa Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 114/172 108/133 até a parte úmida do processo de fabricação de papel. As técnicas e as localizações dentro da totalidade dos processos de fabricação de polpa e de papel serão discutidas a seguir. Isso inclui as discussões relacionadas às localizações distintas e às técnicas apropriadas para a remoção de MIlCS em todo o processo de fabricação de polpa e de papel. a. OSMOSE REVERSA
[0095] Um processo de osmose reversa apropriado para uso na presente descrição irá empurrar a água através de uma membrana com uma bomba de alta pressão a fim de remover um contaminante (aqui o contaminante é a MIlCS). Aqui, a remoção da MIlCS de qual- quer polpa ou água do processo de fabricação de papel pode ser reali- zada apropriadamente em um nível para direcionar a razão molar en- tre MIlCS e DIlCS para que seja menor ou igual a 50. No presente sis- tema, a quantidade de pressão para forçar a água através da mem- brana semipermeável em um sistema de osmose reversa irá depender da saturação da água de alimentação com a MIlCS. Quanto mais ele- vada a concentração de MIlCS, mais pressão será necessária para superar a pressão osmótica natural. Quando a pressão adequada é aplicada, as moléculas de água podem passar através da membrana de osmose reversa e os contaminantes (isto é, a MIlCS) podem ser liberados. A água contaminada que contém a MIlCS pode então ser drenada ou usada como água de alimentação e passada através do sistema de osmose reversa outra vez para limpeza adicional.
[0096] De acordo com a presente descrição, um sistema de osmo- se reversa pode ser instalado para remover o excesso de MIlCS de qualquer processo de recuperação de água relacionado à fabricação de polpa e/ou de água branca da máquina de papel. Um sistema de osmose reversa apropriado para a remoção de MIlCS pode ser alta- mente desejável para uso com as máquinas de papel que utilizam um Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 115/172 109/133 sistema de ciclo de água parcial ou mesmo altamente fechado. De qualquer modo, o ponto de ajuste da remoção de MIlCS é posicionado para direcionar a razão molar entre MIlCS e DIlCS para que seja me- nor ou igual a 50 para a corrente de água relevante. b. DESTILAÇÃO
[0097] Um processo de destilação apropriado para uso com a pre- sente descrição pode utilizar mudanças de temperatura para evaporar e recondensar a água de um processo de recuperação relacionado à fabricação de polpa e/ou à água branca da máquina de papel. Surpre- endentemente, foi descoberto que os minerais inorgânicos, tais como MMICS, geralmente não se transferem para a água condensada. A remoção de MIlCS da respectiva água do processo é feita em um nível apropriado a fim de direcionar a razão molar entre MIlCS e DIlCS para que seja menor ou igual a 50.
[0098] A título de exemplo não limitador, um sistema de coluna de destilação pode ser instalado para purificar a água em um ciclo de água fechado de uma máquina de papel. Foi descoberto que esse processo de destilação pode reduzir notavelmente a quantidade de MIlCS dissolvida presente dentro do ciclo de água. Uma vez que o va- por de água na coluna de destilação se condensa sem virtualmente nenhuma concentração de MIlCS disposta no mesmo, então um ele- mento versado no estado da técnica também pode adicionar DIlCS a fim de prover uma razão molar entre MIlCS e DIlCS da água tratada do processo que seja menor ou igual a 50. c. TROCA DE ÍONS - SUBSTITUIÇÃO DE DIICS POR MIICS E/OU SUBSTITUIÇÃO DE MIICS POR DIICS.
[0099] Os crivos moleculares podem ser materiais naturais ou sin- téticos com tamanhos de poros regulares e uniformes com uma área de superfície elevada e que têm uma estrutura em canais interna que pode separar moléculas de diferentes dimensões. Por exemplo, os Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 116/172 110/133 zeólitos são uma classe de crivo molecular que têm uma estrutura cris- talina composta de silicato de alumino (ocasionalmente dopado com outros metais). Essa estrutura provê cavidades que podem ser ocupa- das por cátions grandes e moléculas de água que apresentam, desse modo, grande capacidade de adsorção. Os crivos moleculares podem ser usados como catalisadores (diretamente ou como suporte para ca- talisadores), adsorventes e/ou resinas para troca de íons. A incorpora- ção do alumínio na estrutura de silicato pode resultar em uma natureza aniônica que pode ser neutralizada por cátions tais como o cálcio, o sódio ou o potássio.
[00100] É bem compreendido pelos versados na técnica da físico- química, da química inorgânica e/ou da ciência dos materiais que os crivos moleculares podem ser usados para amolecer a água dura. Isto é obtido com o uso de uma forma de MIlCS de crivo molecular em um ambiente de água enriquecida com DIlCS. Aqui, o crivo molecular po- de manter a MIlCS e liberar a DIlCS na água, tendo por resultado um nível de dureza diminuído. A remoção de MIlCS da água do processo pode ser feita em um nível apropriado para direcionar a razão molar entre MIlCS e DIlCS para que seja menor ou igual a 50.
[00101] Sem ficar limitado pela teoria, é considerado que a presente descrição pode empregar crivos moleculares para aumentar seletiva- mente a concentração de DIlCS ou MIlCS, de tal maneira que a razão molar requerida entre MIlCS e DIlCS menor ou igual a 50 na fase lí- quida ou menor do que 10 na fase fibrosa (isto é, sólida) da polpa e/ou do processo de fabricação de papel seja obtida. A esse respeito, tal como discutido acima, a adição de DIlCS e/ou a manutenção/remoção de MIlCS em qualquer lugar da polpa e/ou do processo de fabricação de papel por meio de tal troca de íons pode melhorar o desempenho de um estado não tratado.
[00102] Por exemplo, um tratamento pode ser feito pela adição dire- Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 117/172 111/133 ta de DIlCS para obter uma razão molar entre MIlCS e DIlSC que seja menor ou igual a 10 na trama fibrosa no secador Yankee, ou pelo tra- tamento indireto da água na máquina de papel de modo que a razão entre MIlCS e DIlCS na água seja menor ou igual a 50. Os crivos mo- leculares podem ser usados para remover especificamente algumas das MIlCS pela doação de íons monovalentes ao sistema, ou seja, no circuito de água branca de recirculação em uma máquina de papel. d. OUTROS MEIOS DE ADICIONAR E/OU DE REMOVER SELETI- VAMENTE MIICS E/OU DIICS
[00103] Sem ficar limitado pela teoria, acredita-se que os avanços na floculação e na química de precipitação também podem controlar a quantidade de DIlCS e/ou de MIlCS nas fases sólidas ou líquidas aqui descritas. Acredita-se que esses processos podem realizar o controle iônico pela liberação in situ ou pela remoção no processo de produção do substrato de tramas ou nas correntes de água de MIlCS e/ou de DIlCS. Além disso, acredita-se que a tecnologia de nanofiltração tam- bém pode controlar a quantidade de DIlCS e/ou de MIlCS nas fases sólidas ou líquidas descritas na presente invenção. Acredita-se que um processo de nanofiltração pode fazer o controle iônico pela liberação in situ ou pela remoção no processo de produção de papel ou nas cor- rentes de água de MIlCS e/ou de DIlCS.
[00104] Sem ficar limitado pela teoria, acredita-se que os avanços em outros processos de dessalinização da água (como a destilação e a osmose reversa, já detalhadas aqui) podem ser considerados como maneiras de remover a MIlCS e/ou a DIlCS nas correntes de água. Os processos de dessalinização apropriados incluem, mas sem ficar estri- tamente limitados, a destilação a vácuo, a destilação flash de multies- tágios, a destilação de múltiplos efeitos, a evaporação solar, o conge- lamento-descongelamento, a destilação por membrana e as combina- ções das mesmas.
Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 118/172 112/133
[00105] Sem ficar limitado pela teoria, é considerado que os avan- ços em vários processos da química de quelação podem ser usados para remover a MIlCS e/ou a DIlCS a fim de amolecer a água nas cor- rentes de fluidos na máquina de papel. Esses processos de quelação podem ser usados nas fases de água ou de pasta e podem ser basea- dos em agentes de quelação não limitadores, tais como o ácido cítrico, o EDTA, o DTPA, o fitato de sódio/ácido fítico, o diacetato de glutama- to tetrassódico, o disuccinato de etileno diamina trissódico, e as suas combinações.
[00106] Sem ficar limitado pela teoria, também é considerada a re- moção dos íons de dureza presentes nas correntes de água pela pre- cipitação seguindo o processo de Clark. Este processo provê o cal na forma de água de cal adicionada à água natural, aumentando o pH, e deslocando o equilíbrio da espécie de carbonato na água. O dióxido de carbono dissolvido (CO2) é modificado como bicarbonato (HCO3-) e então como carbonato (CO3-2). Esta ação faz com que o carbonato de cálcio se precipite devido ao fato que excede a solubilidade do produ- to. Além disso, o magnésio pode ser precipitado como hidróxido de magnésio em uma reação de deslocamento duplo. Os íons de cálcio e de magnésio na água natural e o cálcio adicionado na forma de cal são precipitados.
3. CONTROLE DE ALIMENTAÇÃO DE AVANÇO
[00107] A presente descrição também apresenta um controle da adição de DIlCS que é feito com a utilização do controle de alimenta- ção de avanço, por meio do qual a água branca de fabricação de papel e/ou as correntes de polpa de fabricação de papel são monitoradas para determinar a razão entre MIlCS e DIlCS. Se a razão entre MIlCS e DIlCS for maior do que 10, um ciclo de controle de alimentação de avanço pode provocar a adição de DIlCS (ou a remoção de MIlCS, tal como acima mencionado) ao material de tramas imediatamente antes Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 119/172 113/133 do secador Yankee, ao sistema de composição do adesivo de encres- pamento, diretamente na superfície do secador Yankee ou em quais- quer outros meios considerados pelo elemento versado na técnica, de tal modo que o material de tramas que se liga ao secador Yankee tem uma razão entre MIlCS e DIlCS menor ou igual a 10. Acredita-se que o processo de controle em linha descrito irá reconhecer que todas as polpas desenvolvidas para vários processos de fabricação de papel são diferentes. Portanto, o processo do controle em linha descrito apresenta uma boa solução para o funcionamento de todas as polpas com a mesma confiabilidade em qualquer máquina de papel.
[00108] O sistema de controle contemplado utiliza uma sonda de eletrodos de seleção de íons não destrutiva para medir a quantidade de íons mono e divalentes em uma massa da máquina de papel de qualquer operação de unidade particular da máquina de fabricação de papel que tem uma fase fluidizada (isto é, as fibras de fabricação de papel são providas em um ambiente aquoso). Por exemplo, a máquina de fabricação de papel pode ser provida com um dispositivo de medi- ção da espécie de cátion ionizável inorgânico monovalente (MIlCS) e com um dispositivo de medição da espécie de cátion ionizável inorgâ- nico divalente (DIlCS). Enquanto o material de tramas é fabricado pela máquina de fabricação de papel, a concentração molar de MIlCS pode ser medida, em períodos de tempo distintos ou mesmo continuamente, com o dispositivo de medição de MIlCS. Além disso, a concentração molar de DIlCS pode ser medida, em períodos de tempo distintos ou mesmo continuamente, com o dispositivo de medição de DIlCS. Com base nos dados coletados pelo dispositivo de medição de MIlCS e pelo dispositivo de medição de DIlCS, a razão molar entre a concentração molar medida de MIlCS e a concentração molar medida de DIlCS pode ser calculada e comparada à razão molar entre MIlCS e DIlCS deseja- da que é cerca de menor ou igual a 10. Se a razão molar calculada Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 120/172 114/133 entre MIlCS e DIlCS no material de tramas for maior do que 10 no ma- terial de tramas de qualquer tanque de massa, caixa principal, superfí- cie de formação e/ou qualquer superfície de secagem, então uma quantidade de DIlCS pode ser adicionada à máquina de fabricação de papel.
[00109] Do mesmo modo, os dados das correntes do sistema de água da máquina de fabricação de papel são então associados com os dados de rendimento da máquina para calcular a adição de íons diva- lentes a fim de obter a razão molar entre MIlCS e DIlCS desejada que é menor ou igual a 50 nessas correntes. Um segundo sistema de con- trole contemplado utiliza sondas de eletrodos de íons seletivas para medir a quantidade de MIlCS e DIlCS no sistema de água branca do papel. Esses dados são então associados com os dados de rendimen- to da máquina para calcular a adição de DIlCS a fim de obter a razão molar entre MIlCS e DIlCS desejada que é menor ou igual a 50 na água branca. Se for necessário, uma quantidade de DIlCS pode ser adicionada à máquina de fabricação de papel para obter a razão molar requerida entre MIlCS e DIlCS.
[00110] Os versados na técnica de fabricação de papel podem de- terminar múltiplas posições de dosagem por toda a máquina de papel em todas as operações de unidade da máquina de fabricação de papel incluindo, mas sem ficar a eles limitado, o ciclo de retorno de água branca da máquina de papel, os despolpadores da fabricação de pa- pel, os tanques de massa da máquina de papel ou as correntes de água de diluição que alimentam esses tanques, os tanques de mistu- ração da máquina de papel, a caixa principal da máquina de papel, considerando-se que os íons são adicionados por meio de lanças de aspersão ou na parte úmida e/ou seca. Foi descoberto de modo sur- preendente que a corrente aquosa de DIlCS é igualmente eficaz quan- do associada com a aspersão do adesivo de encrespamento Yankee, Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 121/172 115/133 com a água da composição do adesivo de encrespamento Yankee ou com uma lança de aspersão separada juntamente com a adição do adesivo de encrespamento Yankee.
[00111] Além disso, um sinal off-line também pode ser provido no sistema de controle por meio da incineração da polpa de fabricação de papel e/ou do material de tramas e a subsequente medição da concen- tração de componentes iônicos (isto é, MIlCS e DIlCS). A título de exemplo não limitador, o produto de polpa final produzido pelo proces- so de fabricação de polpa (por exemplo, fardo de polpa, produto seco, folhas de polpa secas e/ou quaisquer processos intermediários) e/ou o material de tramas podem ser incinerados por qualquer um dos vários padrões diferentes a seguir, a saber, mas sem ficar a eles limitado: ISO 1762:2015, ISO/DIS 1762, Tappi T211 om-02, Scan C06, ASTM d586-97, AS/NZ 1301.418, ISO 2144, NBRNM-ISO2144, ABNT NBR 13999:2017, IS 6213 (p. VIl):2012, entre outros. O produto incinerado pode então ser medido para a obtenção do teor molar de MIlCS e de DIlCS por uma técnica que permita a análise quantitativa dos íons, tais como a Espectroscopia de Absorção Atômica, a Cromatografia de Íons, o Plasma Acoplado Indutivamente com Espectroscopia de Massa (ICP-MS), o Plasma Acoplado Indutivamente com Espectroscopia de Emissão Óptica (ICP-OES) e outros do gênero. Com base na análise, uma quantidade de DIlCS pode ser adicionada ao processo de fabri- cação de polpa e/ou à máquina de fabricação de papel para a obten- ção da razão molar requerida entre MIlCS e DIlCS (isto é, uma razão molar entre MIlCS e DIlCS que seja menor ou igual a 10).
4. CONTROLE DE RETROALIMENTAÇÃO
[00112] Além do sistema de alimentação de avanço descrito previ- amente, consideramos que um sistema de controle de retroalimenta- ção também pode ser utilizado para manter a razão molar requerida entre MIlCS e DIlCS. Foi descoberto de modo surpreendente que a Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 122/172 116/133 quantidade de furos presentes no material de tramas depois do pro- cesso de encrespamento pode ser prontamente reduzida com as téc- nicas de controle iônico aqui descritas.
[00113] A título de exemplo não limitador, um scanner de medição de defeitos da folha on-line pode ser usado para detectar a quantidade de furos presentes no material de tramas. Alternativamente, o sistema de controle pode utilizar sondas de eletrodos de seleção de íons para medir a quantidade de íons mono e divalentes em uma massa da má- quina de papel. Por exemplo, a máquina de fabricação de papel pode ser provida com um dispositivo de medição da espécie de cátion ioni- zável inorgânico monovalente (MIlCS) e com um dispositivo de medi- ção da espécie de cátion ionizável inorgânico divalente (DIlCS).
[00114] Enquanto o material de tramas é fabricado pela máquina de fabricação de papel, a concentração molar de MIlCS e DIlCS pode ser medida em períodos de tempo distintos ou mesmo continuamente com os respectivos dispositivos de medição de MIlCS e de DIlCS. Além disso, a concentração molar de DIlCS pode ser medida em períodos de tempo distintos ou mesmo continuamente com o dispositivo de me- dição de DIlCS.
[00115] Esses dados podem ser associados com as sondas de ele- trodos de seleção de íons (descritas acima) para a medição da quanti- dade de MIlCS e DIlCS no sistema de água branca de fabricação de papel. Isso forma o ciclo de controle de retroalimentação da máquina de papel. Os circuitos de controle de retroalimentação providos com a máquina de papel podem prover um sinal para aumentar ou diminuir a razão molar entre MIlCS e DIlCS por meio de um aumento ou uma re- dução na adição da razão molar de MIlCS ou DIlCS a fim de obter a razão molar requerida entre MIlCS e DIlCS que seja cerca de menor ou igual a 10 no material de tramas ou cerca de menor ou igual a 50 nas correntes de água. Este sinal provido pelos circuitos de controle Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 123/172 117/133 de retroalimentação pode ser enviado a qualquer uma das múltiplas posições de dosagem por toda a máquina de papel em todas as ope- rações de unidade de máquina de fabricação de papel incluindo, mas sem ficar a eles limitado, o ciclo de retorno de água branca da máqui- na de papel, os despolpadores da fabricação de papel, os tanques de massa da máquina de papel ou as correntes de água de diluição que alimentam esses tanques, os tanques de misturação da máquina de papel e a caixa principal da máquina de papel. Acredita-se que a mis- tura iônica relevante pode ser adicionada através de lanças de asper- são na parte úmida e/ou seca da máquina de papel. Os versados na técnica de fabricação de papel podem reconhecer que o uso de tal lança de aspersão situada na parte úmida e/ou seca da máquina de papel necessariamente fornece um ponto de um controle mais fácil e uma resposta mais rápida a fim de prover uma razão molar resultante entre MIlCS e DIlCS que seja cerca de menor ou igual a 10 na fase sólida do material de tramas que sai da máquina de papel.
[00116] Um sinal off-line também pode ser provido no sistema de controle por meio da incineração do material de polpa e/ou do material de tramas e a subsequente medição da concentração molar dos com- ponentes iônicos (isto é, MIlCS e DIlCS) nos mesmos. A título de exemplo não limitador, o produto final de polpa produzido pelo proces- so de fabricação de polpa (por exemplo, o fardo de polpa, o produto seco, as folhas de polpa secas e/ou quaisquer processos intermediá- rios) e/ou o material de tramas podem ser incinerados por qualquer um dos vários padrões diferentes a seguir, a saber, mas sem ficar a eles limitado: ISO 1762:2015, ISO/DIS 1762, Tappi T211 om-02, Scan C06, ASTM d586-97, AS/NZ 1301.418, ISO 2144, NBRNM-ISO2144, ABNT NBR 13999:2017, IS 6213 (p. VIl):2012, entre outros. O produto incine- rado pode então ser medido para a obtenção do teor molar de MIlCS e de DIlCS por uma técnica que permita a análise quantitativa dos íons, Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 124/172 118/133 tais como a Espectroscopia de Absorção Atômica, a Cromatografia de Íons, o Plasma Acoplado Indutivamente com Espectroscopia de Massa (ICP-MS), o Plasma Acoplado Indutivamente com Espectroscopia de Emissão Óptica (ICP-OES) e outros do gênero.
[00117] O sistema de controle aqui descrito aplica-se igualmente a uma máquina de papel ou a uma máquina de secagem de polpa a fim de manter uma quantidade desejada ou especificada de íons na polpa, tal como descrito na presente invenção, sem importar como a adição ou a remoção dos íons indicados serão realizadas.
[00118] Do mesmo modo, acredita-se que um dispositivo de forma- ção de imagem pode ser usado para obter imagens digitais da superfí- cie do material de tramas na produção a fim de medir o encrespamen- to do material de tramas em movimento como uma base para ações corretivas induzidas de retroalimentação a fim de implementar o ba- lanço iônico apropriado em resposta às mudanças na estrutura do en- crespamento. Por exemplo, um elemento versado no estado da técni- ca irá reconhecer que os dispositivos de formação de imagem podem incorporar métodos e dispositivos para monitorar e controlar as carac- terísticas do processo de encrespamento do secador Yankee por meio de propriedades ópticas de vários pontos ao longo do material de tra- mas encrespado e converter tais medidas em dados de definição. Es- ses dados podem então ser incluídos na parte apropriada do equipa- mento do processo de fabricação de papel. Foi descoberto que esse processo pode resultar em um aumento notável na qualidade e na efi- ciência da fabricação de papel.
[00119] A presente descrição também pode empregar dispositivos de formação de imagem similares para prover um sinal de entrada que gere um sinal de correção de saída para aumentar ou diminuir a razão molar entre MIlCS e DIlCS. Esse processo pode ser uma maneira efi- caz de aumentar ou reduzir a adição da razão molar de MIlCS ou Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 125/172 119/133
DIlCS a fim de obter a razão molar requerida entre MIlCS e DIlCS que seja cerca de menor ou igual a 10 no material de tramas ou cerca de menor ou igual a 50 nas correntes de água.
[00120] Deve ser compreendido que o sinal de correção de saída criado por este sistema de retroalimentação descrito pode ser enviado a qualquer uma das múltiplas posições de dosagem por toda a máqui- na de papel em todas as operações de unidade de máquina de fabri- cação de papel incluindo, mas sem ficar a eles limitado, o ciclo de re- torno de água branca da máquina de papel, os despolpadores da fa- bricação de papel, os tanques de massa da máquina de papel ou as correntes de água de diluição que alimentam esses tanques, os tan- ques de misturação da máquina de papel e a caixa principal da máqui- na de papel. Além disso, deve ser considerado que a MIlCS e a DIlCS que são adicionadas a uma posição de dosagem em particular podem ser providas por meio de lanças de aspersão na parte úmida e/ou seca da máquina de fabricação de papel.
[00121] Contudo, em outra modalidade não limitadora, um dispositi- vo de formação de imagem usado para obter imagens digitais da su- perfície do material de tramas pode ser usado para coletar a informa- ção tridimensional topográfica da folha do material de tramas, que po- de ser usada para controlar a maciez da folha de guardanapos e/ou de papel-toalha resultante. Essa informação tridimensional topográfica da folha do material de tramas pode ser usada como uma base para ações corretivas a fim de implementar uma resposta às mudanças na estrutura do material de tramas.
[00122] Também se acredita, em outra modalidade não limitadora, que o dispositivo de formação de imagem usado para obter imagens digitais da superfície do material de tramas usado para coletar a infor- mação tridimensional topográfica do material de tramas pode ser usa- do como um sinal de entrada para gerar um sinal de correção da saí- Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 126/172 120/133 da. Esse sinal de correção de saída pode então ser usado pelos circui- tos de controle conhecidos pelos versados no estado da técnica para aumentar ou diminuir a razão molar entre MIlCS e DIlCS ao aumentar ou reduzir a adição da razão molar entre MIlCS e DIlCS a fim de obter a razão molar requerida que seja cerca de menor ou igual a 10 no ma- terial de tramas ou cerca de menor ou igual a 50 nas correntes de água de fabricação de papel relevantes. Deve ser compreendido que o sinal de correção de saída criado por este sistema de retroalimentação descrito pode ser enviado a qualquer uma das múltiplas posições de dosagem por toda a máquina de papel em todas as operações de uni- dade de máquina de fabricação de papel incluindo, mas sem ficar a eles limitado, o ciclo de retorno de água branca da máquina de papel, os despolpadores da fabricação de papel, os tanques de massa da máquina de papel ou as correntes de água de diluição que alimentam esses tanques, os tanques de misturação da máquina de papel e a caixa principal da máquina de papel. Além disso, deve ser considerado que a MIlCS e a DIlCS que são adicionadas a uma posição de dosa- gem em particular podem ser providas por meio de lanças de aspersão na parte úmida e/ou seca da máquina de fabricação de papel.
[00123] Quaisquer dimensões e/ou valores aqui descritos não de- vem ser compreendidos como sendo estritamente limitados aos valo- res numéricos exatos indicados. Em vez disso, a menos que especifi- cado de outra maneira, cada dimensão e/ou valor presta-se a significar a dimensão e/ou o valor indicados e uma faixa funcionalmente equiva- lente em torno dessa dimensão e/ou valor. Por exemplo, uma dimen- são descrita como "40 mm" presta-se a significar "cerca de 40 mm."
[00124] Cada documento aqui citado, incluindo qualquer referência remissiva ou patente ou pedido de patente correlatos e qualquer pedi- do de patente ou patente em relação aos quais o presente Pedido de Patente reivindica a prioridade ou o benefício dos mesmos, são aqui Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 127/172 121/133 incorporados a título de referência em sua totalidade, a menos que ex- cluído expressamente ou limitado de outra maneira. A citação de qual- quer documento não é uma admissão de que é a técnica anterior com respeito a qualquer invenção aqui descrita ou reivindicada ou de que ele sozinho, ou em qualquer combinação com qualquer outra referên- cia ou referências, ensine, sugira ou descreva tal invenção. Além dis- so, na medida em que qualquer significado ou definição de um termo no presente documento entre em conflito com qualquer significado ou definição do mesmo termo em um documento incorporado a título de referência, o significado ou definição atribuído a esse termo no presen- te documento deve prevalecer.
[00125] Embora as modalidades em particular da presente invenção tenham sido ilustradas e descritas, deve ficar evidente aos versados na técnica que várias outras mudanças e modificações podem ser fei- tas sem desviar do caráter e do âmbito da invenção. Portanto, as rei- vindicações anexas destinam-se a cobrir todas as tais mudanças e modificações que estão dentro do âmbito da presente invenção.
Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 128/172 122/133
Claims (20)
1. Processo para fabricação de um material de tramas, em que o dito processo é caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: a) prover uma máquina de fabricação de papel; b) prover a dita máquina de fabricação de papel com um dispositivo de medição de uma espécie de cátion ionizável inorgânico monovalente (MIlCS); c) prover a dita máquina de fabricação de papel com um dispositivo de medição de uma espécie de cátion ionizável inorgânico divalente (DIlCS); d) fabricar o dito material de tramas com a dita máquina de fabricação de papel; e) medir uma concentração molar do dito MIlCS no dito material de tramas com o dito dispositivo de medição de MIlCS; f) medir uma concentração molar do dito DIlCS no dito material de tramas com o dito dispositivo de medição de DIlCS; g) calcular uma razão molar entre a dita concentração mo- lar medida do dito MIlCS e a dita concentração molar medida do dito DIlCS; h) determinar se a dita razão molar calculada na dita etapa g) é menor ou igual a 10; i) se a dita razão molar for maior do que 10, adicionar uma quantidade de DIlCS à dita máquina de fabricação de papel; e, j) f abricar o dito material de tramas com a dita máquina de fabricação de papel com a dita quantidade adicionada de DIlCS.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende as etapas de: k) prover a dita máquina de fabricação de papel com um sistema de misturação de ingredientes a úmido na caixa principal; e, Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 129/172 123/133 l) adicionar a dita quantidade de DIlCS da dita etapa i) ao sistema de misturação de ingredientes a úmido da dita caixa principal.
3. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende as etapas de: k) prover a dita máquina de fabricação de papel com um sistema de secagem de tambor Yankee; l) prover o dito sistema de secagem de tambor de Yankee com um adesivo de encrespamento; m) aplicar uma parte do dito adesivo de encrespamento a uma superfície do dito sistema de secagem de tambor Yankee; n) adicionar a dita quantidade de DIlCS da dita etapa i) ao dito adesivo de encrespamento; e, o) aderir o dito material de tramas à superfície do dito sis- tema de secagem de tambor Yankee.
4. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a etapa de: p) adicionar a dita quantidade de DIlCS da dita etapa i) ao dito adesivo de encrespamento antes da dita etapa m).
5. Processo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que ainda compreende a etapa de: p) adicionar a dita quantidade de DIlCS da dita etapa i) à dita superfície do dito sistema de secagem de tambor Yankee antes da dita etapa m).
6. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende as etapas de: k) prover a dita máquina de fabricação de papel com um sistema de misturação de ingredientes a úmido na caixa principal; e, l) adicionar a dita quantidade de DIlCS da dita etapa i) ao dito sistema de misturação de ingredientes a úmido na caixa principal.
7. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 130/172 124/133 pelo fato de que ainda compreende as etapas de: k) prover a dita máquina de fabricação de papel com um sistema de suprimento de fibras de material de tramas; e, l) adicionar a dita quantidade de DIlCS da dita etapa i) ao dito sistema de suprimento de fibras de material de tramas.
8. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que ainda compreende as etapas de: m) prover o dito sistema de fibras de material de tramas provido como um processo de fabricação de polpa, em que o dito pro- cesso de fabricação de polpa é selecionado do grupo que consiste em um processo de formação de polpa, um processo de alvejamento e um processo de secagem; e, n) adicionar a dita quantidade de DIlCS da dita etapa i) a pelo menos um dentre o dito processo de formação de polpa, o dito processo de alvejamento e o dito processo de secagem.
9. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ainda compreende as etapas de: k) a dita etapa a) ainda compreender a etapa de prover a dita máquina de fabricação de papel com uma operação de unidade selecionada do grupo que consiste em um ciclo de retorno de água branca da máquina de papel, um despolpador de fabricação de papel, um tanque de massa da máquina de papel, correntes de água de dilui- ção que alimentam um tanque de massa da máquina de papel, um tanque de misturação da máquina de papel, uma caixa principal da máquina de papel e suas combinações; e, l) a dita etapa i) ainda compreende a etapa de, se a dita razão molar for maior do que 10, adicionar uma quantidade de DIlCS à dita máquina de fabricação de papel em uma operação de unidade da máquina de fabricação de papel selecionada do dito grupo que consis- te no dito ciclo de retorno de água branca da máquina de papel, no Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 131/172 125/133 dito despolpador de fabricação de papel, no dito tanque de massa da máquina de papel, nas ditas correntes de água de diluição que alimen- tam o dito tanque de massa da máquina de papel, no dito tanque de misturação da máquina de papel, na dita caixa principal da máquina de papel e as suas combinações.
10. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracteriza- do pelo fato de que ainda compreende as etapas de prover o dito dis- positivo de medição de MIlCS da dita etapa e) como uma sonda de eletrodos de seleção de íons e prover o dito dispositivo de medição de DIlCS da dita etapa f) como uma sonda de eletrodos de seleção de íons.
11. Processo para fabricação de um material de tramas, em que o dito processo é caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: a) prover uma máquina de fabricação de papel; b) prover um sistema de secagem de tambor Yankee; c) prover o dito sistema de secagem de tambor Yankee com um adesivo de encrespamento; d) aplicar uma parte do dito adesivo de encrespamento a uma superfície do dito sistema de secagem de tambor Yankee; e) prover a dita máquina de fabricação de papel com um dispositivo de medição de uma espécie de cátion ionizável inorgânico monovalente (MIlCS); f) prover a dita máquina de fabricação de papel com um dispositivo de medição de uma espécie de cátion ionizável inorgânico divalente (DIlCS); g) fabricar o dito material de tramas com a dita máquina de fabricação de papel; h) direcionar o dito material de tramas para a dita superfí- cie do dito sistema de secagem de tambor Yankee; Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 132/172 126/133 i) medir uma concentração molar do dito MIlCS no dito material de tramas com o dito dispositivo de medição de MIlCS; j) medir uma concentração molar do dito DIlCS no dito material de tramas com o dito dispositivo de medição de DIlCS; k) calcular uma razão molar entre a dita concentração mo- lar medida do dito MIlCS e a dita concentração molar medida do dito DIlCS; l) determinar se a dita razão molar calculada na dita etapa k) é menor ou igual a 10; m) se a dita razão molar for maior do que 10, adicionar uma quantidade de DIlCS ao dito material de tramas; n) aderir o dito material de tramas à dita superfície do dito sistema de secagem de tambor Yankee; e, o) fabricar o dito material de tramas com a dita máquina de fabricação de papel com a dita quantidade adicionada de DIlCS.
12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracteri- zado pelo fato de que ainda compreende as etapas de: p) prover a dita máquina de fabricação de papel com um sistema de misturação dos ingredientes a úmido na caixa principal; q) fabricar o dito material de tramas com a dita máquina de fabricação de papel da dita etapa g) com a provisão de um material fibroso apropriado para formação do dito material de tramas ao dito sistema de misturação dos ingredientes a úmido na caixa principal; r) medir a dita concentração molar do dito MIlCS no dito sistema de misturação dos ingredientes a úmido na caixa principal com o dito dispositivo de medição de MIlCS; e, s) medir a dita concentração molar do dito DIlCS no dito sistema de misturação dos ingredientes a úmido na caixa principal com o dito dispositivo de medição de DIlCS.
13. Processo de acordo com a reivindicação 12, caracteri- Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 133/172 127/133 zado pelo fato de que ainda compreende a etapa de: t) adicionar a dita quantidade de DIlCS ao dito adesivo de encrespamento antes da dita etapa n).
14. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracteri- zado pelo fato de que ainda compreende a etapa de: u) aplicar a dita quantidade de DIlCS à dita superfície do dito sistema de secagem Yankee antes da dita etapa d).
15. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracteri- zado pelo fato de que a dita etapa m) ainda compreende a etapa de: p) adicionar a dita quantidade de DIlCS ao dito adesivo de encrespamento antes da dita etapa n).
16. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracteri- zado pelo fato de que a dita etapa p) ainda compreende a etapa de: q) aplicar a dita quantidade de DIlCS à dita superfície do dito sistema de secagem Yankee antes da dita etapa d).
17. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracteri- zado pelo fato de que ainda compreende as etapas de prover o dito dispositivo de medição de MIlCS da dita etapa e) como uma sonda de eletrodos de seleção de íons e de prover o dito dispositivo de medição de DIlCS da dita etapa f) como uma sonda de eletrodos de seleção de íons.
18. Processo para fabricação de um material de tramas, em que o dito processo é caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: a) prover uma máquina de fabricação de papel que tem um sistema de água da máquina de fabricação de papel; b) prover o dito sistema de água da máquina de fabricação de papel com um dispositivo de medição de uma espécie de cátion ionizável inorgânico monovalente (MIlCS); c) prover o dito sistema de água da máquina de fabricação Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 134/172 128/133 de papel com um dispositivo de medição de uma espécie de cátion ionizável inorgânico divalente (DIlCS); d) fabricar o dito material de tramas com a dita máquina de fabricação de papel; e) medir uma concentração molar do dito MIlCS no dito sistema de água da máquina de fabricação de papel com o dito dispo- sitivo de medição de MIlCS; f) medir uma concentração molar do dito DIlCS no dito sis- tema de água da máquina de fabricação de papel com o dito dispositi- vo de medição de DIlCS; g) calcular uma razão molar entre a dita concentração mo- lar medida do dito MIlCS e a dita concentração molar medida do dito DIlCS; h) determinar se a dita razão molar calculada na dita etapa g) é menor ou igual a 50; i) se a dita razão molar for maior do que 50, adicionar uma quantidade de DIlCS ao dito sistema de água da máquina de fa- bricação de papel; e, j) fabricar o dito material de tramas com a dita máquina de fabricação de papel com a dita quantidade adicionada de DIlCS.
19. Processo para fabricação de um material de tramas de acordo com a reivindicação 18, em que o dito processo é caracteriza- do pelo fato de que ainda compreende as etapas de: k) onde a dita etapa a) ainda compreende a etapa de pro- ver o dito sistema de água da máquina de fabricação de papel como um sistema de água branca; e, l) a dita etapa i) ainda compreende a etapa de adicionar uma dita quantidade de DIlCS ao dito sistema de água branca.
20. Processo para fabricação de um material de tramas de acordo com a reivindicação 18, em que o dito processo é caracteriza- Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 135/172 129/133 do pelo fato de que ainda compreende as etapas de prover o dito dis- positivo de medição de MIlCS da dita etapa e) como uma sonda de eletrodos de seleção de íons e de prover o dito dispositivo de medição de DIlCS da dita etapa f) como uma sonda de eletrodos de seleção de íons.
Petição 870200114510, 870200035813, de 10/09/2020, 17/03/2020, pág. 136/172 130/133
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